#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 */
int /*<<< orphan*/ swap(int *, size_t, size_t);
void sort_modulo3(int arr[], size_t n) {
  size_t i, j;
  for (i = 0, j = 0; j < n; j++) {
    if (arr[j] % 3 == 0) {
      swap(arr, i, j);
      i++;
    }
  }
  for (j = i; j < n; j++) {
    if (arr[j] % 3 == 1) {
      swap(arr, i, j);
      i++;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<sort_modulo3>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movq   $0x0,-0x18(%rbp)
movq   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    118d <sort_modulo3+0x7d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    $0x3,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x0,%edx
jne    1177 <sort_modulo3+0x67>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rdx
call   1030 <swap@plt>
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
jmp    117c <sort_modulo3+0x6c>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1130 <sort_modulo3+0x20>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jae    11f2 <sort_modulo3+0xe2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    $0x3,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x1,%edx
jne    11dc <sort_modulo3+0xcc>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rdx
call   1030 <swap@plt>
mov    -0x18(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
jmp    11e1 <sort_modulo3+0xd1>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1195 <sort_modulo3+0x85>
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<sort_modulo3>:
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%r15
test   %rsi,%rsi
je     1161 <sort_modulo3+0x51>
xor    %ebx,%ebx
xor    %r13d,%r13d
jmp    1139 <sort_modulo3+0x29>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%rbx
cmp    %rbx,%r14
je     1164 <sort_modulo3+0x54>
imul   $0xaaaaaaab,(%r15,%rbx,4),%eax
aa
add    $0x2aaaaaaa,%eax
cmp    $0x55555554,%eax
ja     1130 <sort_modulo3+0x20>
mov    %r15,%rdi
mov    %r13,%rsi
mov    %rbx,%rdx
call   1030 <swap@plt>
add    $0x1,%r13
jmp    1130 <sort_modulo3+0x20>
xor    %r13d,%r13d
cmp    %r14,%r13
jae    11af <sort_modulo3+0x9f>
mov    %r13,%r12
jmp    1179 <sort_modulo3+0x69>
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r13
cmp    %r13,%r14
je     11af <sort_modulo3+0x9f>
movslq (%r15,%r13,4),%rax
imul   $0x55555556,%rax,%rcx
mov    %rcx,%rdx
shr    $0x3f,%rdx
shr    $0x20,%rcx
add    %edx,%ecx
lea    (%rcx,%rcx,2),%ecx
sub    %ecx,%eax
cmp    $0x1,%eax
jne    1170 <sort_modulo3+0x60>
mov    %r15,%rdi
mov    %r12,%rsi
mov    %r13,%rdx
call   1030 <swap@plt>
add    $0x1,%r12
jmp    1170 <sort_modulo3+0x60>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
ret

LLVM IR (-O0):
define void @sort_modulo3(i32* %0, i64 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
store i32* %0, i32** %3
store i64 %1, i64* %4
store i64 0, i64* %5
store i64 0, i64* %6
br label %7
7: ; preds = %26, %2
%8 = load i64, i64* %6
%9 = load i64, i64* %4
%10 = icmp ult i64 %8, %9
br i1 %10, label %11, label %29
11: ; preds = %7
%12 = load i32*, i32** %3
%13 = load i64, i64* %6
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %13
%15 = load i32, i32* %14
%16 = srem i32 %15, 3
%17 = icmp eq i32 %16, 0
br i1 %17, label %18, label %25
18: ; preds = %11
%19 = load i32*, i32** %3
%20 = load i64, i64* %5
%21 = load i64, i64* %6
%22 = call i32 @swap(i32* %19, i64 %20, i64 %21)
%23 = load i64, i64* %5
%24 = add i64 %23, 1
store i64 %24, i64* %5
br label %25
25: ; preds = %18, %11
br label %26
26: ; preds = %25
%27 = load i64, i64* %6
%28 = add i64 %27, 1
store i64 %28, i64* %6
br label %7
29: ; preds = %7
%30 = load i64, i64* %5
store i64 %30, i64* %6
br label %31
31: ; preds = %50, %29
%32 = load i64, i64* %6
%33 = load i64, i64* %4
%34 = icmp ult i64 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %53
35: ; preds = %31
%36 = load i32*, i32** %3
%37 = load i64, i64* %6
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = srem i32 %39, 3
%41 = icmp eq i32 %40, 1
br i1 %41, label %42, label %49
42: ; preds = %35
%43 = load i32*, i32** %3
%44 = load i64, i64* %5
%45 = load i64, i64* %6
%46 = call i32 @swap(i32* %43, i64 %44, i64 %45)
%47 = load i64, i64* %5
%48 = add i64 %47, 1
store i64 %48, i64* %5
br label %49
49: ; preds = %42, %35
br label %50
50: ; preds = %49
%51 = load i64, i64* %6
%52 = add i64 %51, 1
store i64 %52, i64* %6
br label %31
53: ; preds = %31
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @sort_modulo3(i32* %0, i64 %1) {
%3 = icmp eq i64 %1, 0
br i1 %3, label %4, label %7
4: ; preds = %17, %2
%5 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %18, %17 ]
%6 = icmp ult i64 %5, %1
br i1 %6, label %21, label %35
7: ; preds = %2, %17
%8 = phi i64 [ %19, %17 ], [ 0, %2 ]
%9 = phi i64 [ %18, %17 ], [ 0, %2 ]
%10 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %8
%11 = load i32, i32* %10
%12 = srem i32 %11, 3
%13 = icmp eq i32 %12, 0
br i1 %13, label %14, label %17
14: ; preds = %7
%15 = tail call i32 @swap(i32* %0, i64 %9, i64 %8)
%16 = add i64 %9, 1
br label %17
17: ; preds = %7, %14
%18 = phi i64 [ %16, %14 ], [ %9, %7 ]
%19 = add nuw i64 %8, 1
%20 = icmp eq i64 %19, %1
br i1 %20, label %4, label %7
21: ; preds = %4, %31
%22 = phi i64 [ %33, %31 ], [ %5, %4 ]
%23 = phi i64 [ %32, %31 ], [ %5, %4 ]
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %22
%25 = load i32, i32* %24
%26 = srem i32 %25, 3
%27 = icmp eq i32 %26, 1
br i1 %27, label %28, label %31
28: ; preds = %21
%29 = tail call i32 @swap(i32* %0, i64 %23, i64 %22)
%30 = add i64 %23, 1
br label %31
31: ; preds = %21, %28
%32 = phi i64 [ %30, %28 ], [ %23, %21 ]
%33 = add i64 %22, 1
%34 = icmp eq i64 %33, %1
br i1 %34, label %35, label %21
35: ; preds = %31, %4
ret void
}