#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
scalar_t__ malloc(int);
int max(int *, int);
int min(int *, int);
void bucket_sort(int nums[], int n) {
  int bucket_num = max(nums, n) - min(nums, n) + 1;
  int *count_buckets = (int *)malloc(sizeof(int) * bucket_num);
  int i;
  for (i = 0; i < bucket_num; i++)
    count_buckets[i] = 0;
  for (i = 0; i < n; i++)
    count_buckets[nums[i]]++;
  int k = 0;
  int j;
  for (i = 0; i < bucket_num; i++)
    for (j = 0; j < count_buckets[i]; j++)
      nums[k++] = i;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<bucket_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
call   1040 <max@plt>
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
call   1030 <min@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
movslq -0x10(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11aa <bucket_sort+0x7a>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1181 <bucket_sort+0x51>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11e4 <bucket_sort+0xb4>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x1c(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11b1 <bucket_sort+0x81>
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    1252 <bucket_sort+0x122>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
movslq -0x1c(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    123f <bucket_sort+0x10f>
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1205 <bucket_sort+0xd5>
jmp    1244 <bucket_sort+0x114>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11f2 <bucket_sort+0xc2>
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<bucket_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
push   %rax
mov    %esi,%ebp
mov    %rdi,%r15
call   1040 <max@plt>
mov    %eax,%r14d
mov    %r15,%rdi
mov    %ebp,%esi
call   1030 <min@plt>
sub    %eax,%r14d
lea    0x4(,%r14,4),%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbx
test   %r14d,%r14d
js     1188 <bucket_sort+0x48>
lea    0x1(%r14),%edx
shl    $0x2,%rdx
mov    %rbx,%rdi
xor    %esi,%esi
call   1050 <memset@plt>
test   %ebp,%ebp
jle    1201 <bucket_sort+0xc1>
mov    %ebp,%ecx
lea    -0x1(%rcx),%rdx
mov    %ecx,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%rdx
jae    11a1 <bucket_sort+0x61>
xor    %edx,%edx
jmp    11dc <bucket_sort+0x9c>
and    $0xfffffffc,%ecx
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%r15,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
movslq 0x4(%r15,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
movslq 0x8(%r15,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
movslq 0xc(%r15,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
jne    11b0 <bucket_sort+0x70>
test   %rax,%rax
je     1201 <bucket_sort+0xc1>
lea    (%r15,%rdx,4),%rcx
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rcx,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rax
jne    11f0 <bucket_sort+0xb0>
test   %r14d,%r14d
js     1240 <bucket_sort+0x100>
add    $0x1,%r14d
xor    %eax,%eax
xor    %ecx,%ecx
jmp    1219 <bucket_sort+0xd9>
add    $0x1,%rax
cmp    %r14,%rax
je     1240 <bucket_sort+0x100>
cmpl   $0x0,(%rbx,%rax,4)
jle    1210 <bucket_sort+0xd0>
movslq %ecx,%rdx
lea    (%r15,%rdx,4),%rsi
xor    %edx,%edx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %eax,(%rsi,%rdx,4)
add    $0x1,%rdx
cmp    (%rbx,%rax,4),%edx
jl     1230 <bucket_sort+0xf0>
add    %edx,%ecx
jmp    1210 <bucket_sort+0xd0>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @bucket_sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
%10 = load i32*, i32** %3
%11 = load i32, i32* %4
%12 = call i32 @max(i32* %10, i32 %11)
%13 = load i32*, i32** %3
%14 = load i32, i32* %4
%15 = call i32 @min(i32* %13, i32 %14)
%16 = sub nsw i32 %12, %15
%17 = add nsw i32 %16, 1
store i32 %17, i32* %5
%18 = load i32, i32* %5
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = mul i64 4, %19
%21 = trunc i64 %20 to i32
%22 = call i64 @malloc(i32 %21)
%23 = inttoptr i64 %22 to i32*
store i32* %23, i32** %6
store i32 0, i32* %7
br label %24
24: ; preds = %33, %2
%25 = load i32, i32* %7
%26 = load i32, i32* %5
%27 = icmp slt i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %36
28: ; preds = %24
%29 = load i32*, i32** %6
%30 = load i32, i32* %7
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %29, i64 %31
store i32 0, i32* %32
br label %33
33: ; preds = %28
%34 = load i32, i32* %7
%35 = add nsw i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %7
br label %24
36: ; preds = %24
store i32 0, i32* %7
br label %37
37: ; preds = %52, %36
%38 = load i32, i32* %7
%39 = load i32, i32* %4
%40 = icmp slt i32 %38, %39
br i1 %40, label %41, label %55
41: ; preds = %37
%42 = load i32*, i32** %6
%43 = load i32*, i32** %3
%44 = load i32, i32* %7
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %43, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 %48
%50 = load i32, i32* %49
%51 = add nsw i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %49
br label %52
52: ; preds = %41
%53 = load i32, i32* %7
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %7
br label %37
55: ; preds = %37
store i32 0, i32* %8
store i32 0, i32* %7
br label %56
56: ; preds = %80, %55
%57 = load i32, i32* %7
%58 = load i32, i32* %5
%59 = icmp slt i32 %57, %58
br i1 %59, label %60, label %83
60: ; preds = %56
store i32 0, i32* %9
br label %61
61: ; preds = %76, %60
%62 = load i32, i32* %9
%63 = load i32*, i32** %6
%64 = load i32, i32* %7
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = icmp slt i32 %62, %67
br i1 %68, label %69, label %79
69: ; preds = %61
%70 = load i32, i32* %7
%71 = load i32*, i32** %3
%72 = load i32, i32* %8
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %8
%74 = sext i32 %72 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %71, i64 %74
store i32 %70, i32* %75
br label %76
76: ; preds = %69
%77 = load i32, i32* %9
%78 = add nsw i32 %77, 1
store i32 %78, i32* %9
br label %61
79: ; preds = %61
br label %80
80: ; preds = %79
%81 = load i32, i32* %7
%82 = add nsw i32 %81, 1
store i32 %82, i32* %7
br label %56
83: ; preds = %56
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @bucket_sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = tail call i32 @max(i32* %0, i32 %1)
%4 = tail call i32 @min(i32* %0, i32 %1)
%5 = sub nsw i32 %3, %4
%6 = shl i32 %5, 2
%7 = add i32 %6, 4
%8 = tail call i64 @malloc(i32 %7)
%9 = inttoptr i64 %8 to i32*
%10 = icmp slt i32 %5, 0
br i1 %10, label %17, label %11
11: ; preds = %2
%12 = inttoptr i64 %8 to i8*
%13 = add i32 %3, 1
%14 = sub i32 %13, %4
%15 = zext i32 %14 to i64
%16 = shl nuw nsw i64 %15, 2
br label %17
17: ; preds = %11, %2
%18 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %18, label %19, label %41
19: ; preds = %17
%20 = zext i32 %1 to i64
%21 = add nsw i64 %20, -1
%22 = and i64 %20, 3
%23 = icmp ult i64 %21, 3
br i1 %23, label %26, label %24
24: ; preds = %19
%25 = and i64 %20, 4294967292
br label %46
26: ; preds = %46, %19
%27 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %76, %46 ]
%28 = icmp eq i64 %22, 0
br i1 %28, label %41, label %29
29: ; preds = %26, %29
%30 = phi i64 [ %38, %29 ], [ %27, %26 ]
%31 = phi i64 [ %39, %29 ], [ 0, %26 ]
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %30
%33 = load i32, i32* %32
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = add nsw i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %35
%38 = add nuw nsw i64 %30, 1
%39 = add i64 %31, 1
%40 = icmp eq i64 %39, %22
br i1 %40, label %41, label %29
41: ; preds = %26, %29, %17
br i1 %10, label %102, label %42
42: ; preds = %41
%43 = add i32 %3, 1
%44 = sub i32 %43, %4
%45 = zext i32 %44 to i64
br label %79
46: ; preds = %46, %24
%47 = phi i64 [ 0, %24 ], [ %76, %46 ]
%48 = phi i64 [ 0, %24 ], [ %77, %46 ]
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %47
%50 = load i32, i32* %49
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %52
%55 = or i64 %47, 1
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %58
%60 = load i32, i32* %59
%61 = add nsw i32 %60, 1
store i32 %61, i32* %59
%62 = or i64 %47, 2
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %62
%64 = load i32, i32* %63
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = add nsw i32 %67, 1
store i32 %68, i32* %66
%69 = or i64 %47, 3
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %69
%71 = load i32, i32* %70
%72 = sext i32 %71 to i64
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %72
%74 = load i32, i32* %73
%75 = add nsw i32 %74, 1
store i32 %75, i32* %73
%76 = add nuw nsw i64 %47, 4
%77 = add i64 %48, 4
%78 = icmp eq i64 %77, %25
br i1 %78, label %26, label %46
79: ; preds = %42, %98
%80 = phi i64 [ 0, %42 ], [ %100, %98 ]
%81 = phi i32 [ 0, %42 ], [ %99, %98 ]
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %80
%83 = load i32, i32* %82
%84 = icmp sgt i32 %83, 0
br i1 %84, label %85, label %98
85: ; preds = %79
%86 = sext i32 %81 to i64
%87 = trunc i64 %80 to i32
br label %88
88: ; preds = %85, %88
%89 = phi i64 [ %86, %85 ], [ %91, %88 ]
%90 = phi i32 [ 0, %85 ], [ %93, %88 ]
%91 = add nsw i64 %89, 1
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %89
store i32 %87, i32* %92
%93 = add nuw nsw i32 %90, 1
%94 = load i32, i32* %82
%95 = icmp slt i32 %93, %94
br i1 %95, label %88, label %96
96: ; preds = %88
%97 = trunc i64 %91 to i32
br label %98
98: ; preds = %96, %79
%99 = phi i32 [ %81, %79 ], [ %97, %96 ]
%100 = add nuw nsw i64 %80, 1
%101 = icmp eq i64 %100, %45
br i1 %101, label %102, label %79
102: ; preds = %98, %41
ret void
}