void countingSort(int *A, int n, int max) {
  int Freq[max + 1];
  for (int i = 0; i <= max; i++) {
    Freq[i] = 0;
  }
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    Freq[A[i]]++;
  }
  for (int i = 0, j = 0; i <= max; i++) {
    while (Freq[i] > 0) {
      A[j++] = i;
      --Freq[i];
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<countingSort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x38(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     116c <countingSort+0x6c>
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1143 <countingSort+0x43>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11a6 <countingSort+0xa6>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x28(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1173 <countingSort+0x73>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     1218 <countingSort+0x118>
jmp    11c5 <countingSort+0xc5>
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
jle    1205 <countingSort+0x105>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%esi
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    %edx,%edi
add    $0x1,%edi
mov    %edi,-0x30(%rbp)
movslq %edx,%rdx
mov    %esi,(%rcx,%rdx,4)
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11c5 <countingSort+0xc5>
jmp    120a <countingSort+0x10a>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    11b4 <countingSort+0xb4>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,%rsp
mov    %rbp,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<countingSort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %edx,%ebx
mov    %esi,%r12d
mov    %rdi,%r15
lea    0x1(%rbx),%r13d
mov    %rsp,%r14
lea    0xf(,%r13,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%r14
mov    %r14,%rsp
test   %edx,%edx
js     1157 <countingSort+0x47>
mov    %ebx,%eax
lea    0x4(,%rax,4),%rdx
mov    %r14,%rdi
xor    %esi,%esi
call   1030 <memset@plt>
test   %r12d,%r12d
jle    11d2 <countingSort+0xc2>
mov    %r12d,%ecx
lea    -0x1(%rcx),%rdx
mov    %ecx,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%rdx
jae    1172 <countingSort+0x62>
xor    %edx,%edx
jmp    11b0 <countingSort+0xa0>
and    $0xfffffffc,%ecx
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%r15,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%r14,%rsi,4)
movslq 0x4(%r15,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%r14,%rsi,4)
movslq 0x8(%r15,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%r14,%rsi,4)
movslq 0xc(%r15,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%r14,%rsi,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
jne    1180 <countingSort+0x70>
test   %rax,%rax
je     11d2 <countingSort+0xc2>
lea    (%r15,%rdx,4),%rcx
xor    %edx,%edx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq (%rcx,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%r14,%rsi,4)
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rax
jne    11c0 <countingSort+0xb0>
test   %ebx,%ebx
js     12f5 <countingSort+0x1e5>
lea    0x70(%r15),%r8
lea    0x10(%r15),%r9
xor    %edx,%edx
xor    %esi,%esi
jmp    1203 <countingSort+0xf3>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
xor    %edi,%edi
mov    %edi,(%r14,%rdx,4)
add    $0x1,%rdx
cmp    %r13,%rdx
je     12f5 <countingSort+0x1e5>
mov    (%r14,%rdx,4),%edi
test   %edi,%edi
jle    11f2 <countingSort+0xe2>
movslq %esi,%rsi
lea    -0x1(%rdi),%r11d
cmp    $0x7,%r11d
jb     12d3 <countingSort+0x1c3>
add    $0x1,%r11
mov    %r11,%r10
and    $0xfffffffffffffff8,%r10
movd   %edx,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm0
lea    -0x8(%r10),%rax
mov    %rax,%rcx
shr    $0x3,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %ecx,%r12d
and    $0x3,%r12d
cmp    $0x18,%rax
jae    1250 <countingSort+0x140>
xor    %ebx,%ebx
jmp    1299 <countingSort+0x189>
and    $0xfffffffffffffffc,%rcx
lea    (%r8,%rsi,4),%rax
xor    %ebx,%ebx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movdqu %xmm0,-0x70(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x60(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x50(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x40(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x30(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x20(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm0,-0x10(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm0,(%rax,%rbx,4)
add    $0x20,%rbx
add    $0xfffffffffffffffc,%rcx
jne    1260 <countingSort+0x150>
test   %r12,%r12
je     12c4 <countingSort+0x1b4>
add    %rsi,%rbx
lea    (%r9,%rbx,4),%rax
shl    $0x5,%r12
xor    %ecx,%ecx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movdqu %xmm0,-0x10(%rax,%rcx,1)
movdqu %xmm0,(%rax,%rcx,1)
add    $0x20,%rcx
cmp    %rcx,%r12
jne    12b0 <countingSort+0x1a0>
add    %r10,%rsi
cmp    %r10,%r11
je     11f0 <countingSort+0xe0>
sub    %r10d,%edi
add    $0x1,%edi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edx,(%r15,%rsi,4)
add    $0x1,%rsi
add    $0xffffffff,%edi
cmp    $0x1,%edi
ja     12e0 <countingSort+0x1d0>
jmp    11f0 <countingSort+0xe0>
lea    -0x28(%rbp),%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @countingSort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i64
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%13 = load i32, i32* %6
%14 = add nsw i32 %13, 1
%15 = zext i32 %14 to i64
%16 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %16, i8** %7
%17 = alloca i32, i64 %15
store i64 %15, i64* %8
store i32 0, i32* %9
br label %18
18: ; preds = %26, %3
%19 = load i32, i32* %9
%20 = load i32, i32* %6
%21 = icmp sle i32 %19, %20
br i1 %21, label %22, label %29
22: ; preds = %18
%23 = load i32, i32* %9
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %24
store i32 0, i32* %25
br label %26
26: ; preds = %22
%27 = load i32, i32* %9
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %9
br label %18
29: ; preds = %18
store i32 0, i32* %10
br label %30
30: ; preds = %44, %29
%31 = load i32, i32* %10
%32 = load i32, i32* %5
%33 = icmp slt i32 %31, %32
br i1 %33, label %34, label %47
34: ; preds = %30
%35 = load i32*, i32** %4
%36 = load i32, i32* %10
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %41
br label %44
44: ; preds = %34
%45 = load i32, i32* %10
%46 = add nsw i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %10
br label %30
47: ; preds = %30
store i32 0, i32* %11
store i32 0, i32* %12
br label %48
48: ; preds = %72, %47
%49 = load i32, i32* %11
%50 = load i32, i32* %6
%51 = icmp sle i32 %49, %50
br i1 %51, label %52, label %75
52: ; preds = %48
br label %53
53: ; preds = %59, %52
%54 = load i32, i32* %11
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %55
%57 = load i32, i32* %56
%58 = icmp sgt i32 %57, 0
br i1 %58, label %59, label %71
59: ; preds = %53
%60 = load i32, i32* %11
%61 = load i32*, i32** %4
%62 = load i32, i32* %12
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %12
%64 = sext i32 %62 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %64
store i32 %60, i32* %65
%66 = load i32, i32* %11
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %67
%69 = load i32, i32* %68
%70 = add nsw i32 %69, -1
store i32 %70, i32* %68
br label %53
71: ; preds = %53
br label %72
72: ; preds = %71
%73 = load i32, i32* %11
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %11
br label %48
75: ; preds = %48
%76 = load i8*, i8** %7
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @countingSort(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = add i32 %2, 1
%5 = zext i32 %4 to i64
%6 = alloca i32, i64 %5
%7 = icmp slt i32 %2, 0
br i1 %7, label %13, label %8
8: ; preds = %3
%9 = bitcast i32* %6 to i8*
%10 = zext i32 %2 to i64
%11 = shl nuw nsw i64 %10, 2
%12 = add nuw nsw i64 %11, 4
br label %13
13: ; preds = %8, %3
%14 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %14, label %15, label %37
15: ; preds = %13
%16 = zext i32 %1 to i64
%17 = add nsw i64 %16, -1
%18 = and i64 %16, 3
%19 = icmp ult i64 %17, 3
br i1 %19, label %22, label %20
20: ; preds = %15
%21 = and i64 %16, 4294967292
br label %38
22: ; preds = %38, %15
%23 = phi i64 [ 0, %15 ], [ %68, %38 ]
%24 = icmp eq i64 %18, 0
br i1 %24, label %37, label %25
25: ; preds = %22, %25
%26 = phi i64 [ %34, %25 ], [ %23, %22 ]
%27 = phi i64 [ %35, %25 ], [ 0, %22 ]
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %26
%29 = load i32, i32* %28
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = add nsw i32 %32, 1
store i32 %33, i32* %31
%34 = add nuw nsw i64 %26, 1
%35 = add i64 %27, 1
%36 = icmp eq i64 %35, %18
br i1 %36, label %37, label %25
37: ; preds = %22, %25, %13
br i1 %7, label %148, label %71
38: ; preds = %38, %20
%39 = phi i64 [ 0, %20 ], [ %68, %38 ]
%40 = phi i64 [ 0, %20 ], [ %69, %38 ]
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %39
%42 = load i32, i32* %41
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = add nsw i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %44
%47 = or i64 %39, 1
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = add nsw i32 %52, 1
store i32 %53, i32* %51
%54 = or i64 %39, 2
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = add nsw i32 %59, 1
store i32 %60, i32* %58
%61 = or i64 %39, 3
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %65
%68 = add nuw nsw i64 %39, 4
%69 = add i64 %40, 4
%70 = icmp eq i64 %69, %21
br i1 %70, label %22, label %38
71: ; preds = %37, %159
%72 = phi i64 [ %162, %159 ], [ 0, %37 ]
%73 = phi i32 [ %161, %159 ], [ 0, %37 ]
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %72
%75 = load i32, i32* %74
%76 = icmp sgt i32 %75, 0
br i1 %76, label %77, label %159
77: ; preds = %71
%78 = sext i32 %73 to i64
%79 = trunc i64 %72 to i32
%80 = add i32 %75, -1
%81 = zext i32 %80 to i64
%82 = add nuw nsw i64 %81, 1
%83 = icmp ult i32 %80, 7
br i1 %83, label %145, label %84
84: ; preds = %77
%85 = and i64 %82, 8589934584
%86 = add nsw i64 %85, %78
%87 = trunc i64 %85 to i32
%88 = sub i32 %75, %87
%89 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %79, i64 0
%90 = shufflevector <4 x i32> %89, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%91 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %79, i64 0
%92 = shufflevector <4 x i32> %91, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%93 = add nsw i64 %85, -8
%94 = lshr exact i64 %93, 3
%95 = add nuw nsw i64 %94, 1
%96 = and i64 %95, 3
%97 = icmp ult i64 %93, 24
br i1 %97, label %129, label %98
98: ; preds = %84
%99 = and i64 %95, 4611686018427387900
br label %100
100: ; preds = %100, %98
%101 = phi i64 [ 0, %98 ], [ %126, %100 ]
%102 = phi i64 [ 0, %98 ], [ %127, %100 ]
%103 = add i64 %101, %78
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %103
%105 = bitcast i32* %104 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %90, <4 x i32>* %105
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %104, i64 4
%107 = bitcast i32* %106 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %92, <4 x i32>* %107
%108 = or i64 %101, 8
%109 = add i64 %108, %78
%110 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %109
%111 = bitcast i32* %110 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %90, <4 x i32>* %111
%112 = getelementptr inbounds i32, i32* %110, i64 4
%113 = bitcast i32* %112 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %92, <4 x i32>* %113
%114 = or i64 %101, 16
%115 = add i64 %114, %78
%116 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %115
%117 = bitcast i32* %116 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %90, <4 x i32>* %117
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %116, i64 4
%119 = bitcast i32* %118 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %92, <4 x i32>* %119
%120 = or i64 %101, 24
%121 = add i64 %120, %78
%122 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %121
%123 = bitcast i32* %122 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %90, <4 x i32>* %123
%124 = getelementptr inbounds i32, i32* %122, i64 4
%125 = bitcast i32* %124 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %92, <4 x i32>* %125
%126 = add nuw i64 %101, 32
%127 = add i64 %102, 4
%128 = icmp eq i64 %127, %99
br i1 %128, label %129, label %100
129: ; preds = %100, %84
%130 = phi i64 [ 0, %84 ], [ %126, %100 ]
%131 = icmp eq i64 %96, 0
br i1 %131, label %143, label %132
132: ; preds = %129, %132
%133 = phi i64 [ %140, %132 ], [ %130, %129 ]
%134 = phi i64 [ %141, %132 ], [ 0, %129 ]
%135 = add i64 %133, %78
%136 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %135
%137 = bitcast i32* %136 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %90, <4 x i32>* %137
%138 = getelementptr inbounds i32, i32* %136, i64 4
%139 = bitcast i32* %138 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %92, <4 x i32>* %139
%140 = add nuw i64 %133, 8
%141 = add i64 %134, 1
%142 = icmp eq i64 %141, %96
br i1 %142, label %143, label %132
143: ; preds = %132, %129
%144 = icmp eq i64 %82, %85
br i1 %144, label %156, label %145
145: ; preds = %77, %143
%146 = phi i64 [ %78, %77 ], [ %86, %143 ]
%147 = phi i32 [ %75, %77 ], [ %88, %143 ]
br label %149
148: ; preds = %159, %37
ret void
149: ; preds = %145, %149
%150 = phi i64 [ %152, %149 ], [ %146, %145 ]
%151 = phi i32 [ %154, %149 ], [ %147, %145 ]
%152 = add nsw i64 %150, 1
%153 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %150
store i32 %79, i32* %153
%154 = add nsw i32 %151, -1
%155 = icmp ugt i32 %151, 1
br i1 %155, label %149, label %156
156: ; preds = %149, %143
%157 = phi i64 [ %86, %143 ], [ %152, %149 ]
%158 = trunc i64 %157 to i32
br label %159
159: ; preds = %156, %71
%160 = phi i32 [ %75, %71 ], [ 0, %156 ]
%161 = phi i32 [ %73, %71 ], [ %158, %156 ]
store i32 %160, i32* %74
%162 = add nuw nsw i64 %72, 1
%163 = icmp eq i64 %162, %5
br i1 %163, label %148, label %71
}