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


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    -0xc(%rbp),%eax
mov    %rsp,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x40(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
lea    0xf(,%rax,4),%rdx
and    $0xfffffffffffffff0,%rdx
mov    %rsp,%rcx
sub    %rdx,%rcx
mov    %rcx,-0x38(%rbp)
mov    %rcx,%rsp
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    1189 <countingSort+0x89>
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1160 <countingSort+0x60>
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11c3 <countingSort+0xc3>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rdx
movslq (%rcx,%rdx,4),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1190 <countingSort+0x90>
movl   $0x1,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11fe <countingSort+0xfe>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
movslq -0x14(%rbp),%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11ca <countingSort+0xca>
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x18(%rbp)
jl     124d <countingSort+0x14d>
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rsi
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rdi
movslq (%rcx,%rdi,4),%rdi
mov    (%rsi,%rdi,4),%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,(%rsi,%rdi,4)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1207 <countingSort+0x107>
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1284 <countingSort+0x184>
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1254 <countingSort+0x154>
mov    -0x20(%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
sub    $0x18,%rsp
mov    %edx,%r10d
mov    %esi,%r14d
mov    %rdi,%r13
mov    %esi,%r15d
mov    %rsp,%r12
lea    0xf(,%r15,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%r12
mov    %r12,%rsp
mov    %edx,%edi
mov    %rsp,%rbx
lea    0xf(,%rdi,4),%rax
and    $0xfffffffffffffff0,%rax
sub    %rax,%rbx
mov    %rbx,%rsp
test   %edx,%edx
jle    118f <countingSort+0x6f>
lea    0x0(,%rdi,4),%rdx
mov    %rdi,-0x38(%rbp)
mov    %rbx,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %r10d,-0x2c(%rbp)
call   1030 <memset@plt>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x2c(%rbp),%r10d
test   %r14d,%r14d
jle    1201 <countingSort+0xe1>
lea    -0x1(%r15),%rcx
mov    %r15d,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x3,%rcx
jae    11a8 <countingSort+0x88>
xor    %ecx,%ecx
jmp    11dd <countingSort+0xbd>
mov    %r15d,%edx
and    $0xfffffffc,%edx
xor    %ecx,%ecx
movslq 0x0(%r13,%rcx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
movslq 0x4(%r13,%rcx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
movslq 0x8(%r13,%rcx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
movslq 0xc(%r13,%rcx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
add    $0x4,%rcx
cmp    %rcx,%rdx
jne    11b0 <countingSort+0x90>
test   %rax,%rax
je     1201 <countingSort+0xe1>
lea    0x0(,%rcx,4),%rcx
add    %r13,%rcx
xor    %edx,%edx
nop
movslq (%rcx,%rdx,4),%rsi
addl   $0x1,(%rbx,%rsi,4)
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rax
jne    11f0 <countingSort+0xd0>
cmp    $0x2,%r10d
jl     127f <countingSort+0x15f>
mov    (%rbx),%eax
lea    -0x1(%rdi),%rsi
add    $0xfffffffffffffffe,%rdi
mov    %esi,%ecx
and    $0x3,%ecx
mov    $0x1,%edx
cmp    $0x3,%rdi
jb     125d <countingSort+0x13d>
and    $0xfffffffffffffffc,%rsi
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    0x4(%rbx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0x4(%rbx,%rdx,4)
add    0x8(%rbx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0x8(%rbx,%rdx,4)
add    0xc(%rbx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0xc(%rbx,%rdx,4)
add    0x10(%rbx,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0x10(%rbx,%rdx,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rsi
jne    1230 <countingSort+0x110>
add    $0x1,%rdx
test   %rcx,%rcx
je     127f <countingSort+0x15f>
lea    (%rbx,%rdx,4),%rdx
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    (%rdx,%rsi,4),%eax
mov    %eax,(%rdx,%rsi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rcx
jne    1270 <countingSort+0x150>
test   %r14d,%r14d
jle    1303 <countingSort+0x1e3>
mov    %r15,%rax
test   $0x1,%r15b
je     12a8 <countingSort+0x188>
lea    -0x1(%r15),%rax
mov    %eax,%ecx
movslq 0x0(%r13,%rcx,4),%rcx
movslq (%rbx,%rcx,4),%rdx
lea    -0x1(%rdx),%rsi
mov    %esi,(%rbx,%rcx,4)
mov    %ecx,-0x4(%r12,%rdx,4)
cmp    $0x1,%r14d
je     12ec <countingSort+0x1cc>
xchg   %ax,%ax
lea    -0x1(%rax),%ecx
movslq 0x0(%r13,%rcx,4),%rcx
movslq (%rbx,%rcx,4),%rdx
lea    -0x1(%rdx),%rsi
mov    %esi,(%rbx,%rcx,4)
mov    %ecx,-0x4(%r12,%rdx,4)
lea    -0x2(%rax),%rcx
mov    %ecx,%edx
movslq 0x0(%r13,%rdx,4),%rdx
movslq (%rbx,%rdx,4),%rsi
lea    -0x1(%rsi),%rdi
mov    %edi,(%rbx,%rdx,4)
mov    %edx,-0x4(%r12,%rsi,4)
cmp    $0x2,%rax
mov    %rcx,%rax
jg     12b0 <countingSort+0x190>
test   %r14d,%r14d
jle    1303 <countingSort+0x1e3>
shl    $0x2,%r15
mov    %r13,%rdi
mov    %r12,%rsi
mov    %r15,%rdx
call   1040 <memcpy@plt>
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 i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i8*
%10 = alloca i64
%11 = alloca i64
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%12 = load i32, i32* %5
%13 = zext i32 %12 to i64
%14 = call i8* @llvm.stacksave()
store i8* %14, i8** %9
%15 = alloca i32, i64 %13
store i64 %13, i64* %10
%16 = load i32, i32* %6
%17 = zext i32 %16 to i64
%18 = alloca i32, i64 %17
store i64 %17, i64* %11
store i32 0, i32* %7
br label %19
19: ; preds = %27, %3
%20 = load i32, i32* %7
%21 = load i32, i32* %6
%22 = icmp slt i32 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %30
23: ; preds = %19
%24 = load i32, i32* %7
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %25
store i32 0, i32* %26
br label %27
27: ; preds = %23
%28 = load i32, i32* %7
%29 = add nsw i32 %28, 1
store i32 %29, i32* %7
br label %19
30: ; preds = %19
store i32 0, i32* %8
br label %31
31: ; preds = %45, %30
%32 = load i32, i32* %8
%33 = load i32, i32* %5
%34 = icmp slt i32 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %48
35: ; preds = %31
%36 = load i32*, i32** %4
%37 = load i32, i32* %8
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 %38
%40 = load i32, i32* %39
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = add nsw i32 %43, 1
store i32 %44, i32* %42
br label %45
45: ; preds = %35
%46 = load i32, i32* %8
%47 = add nsw i32 %46, 1
store i32 %47, i32* %8
br label %31
48: ; preds = %31
store i32 1, i32* %7
br label %49
49: ; preds = %64, %48
%50 = load i32, i32* %7
%51 = load i32, i32* %6
%52 = icmp slt i32 %50, %51
br i1 %52, label %53, label %67
53: ; preds = %49
%54 = load i32, i32* %7
%55 = sub nsw i32 %54, 1
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = load i32, i32* %7
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = add nsw i32 %62, %58
store i32 %63, i32* %61
br label %64
64: ; preds = %53
%65 = load i32, i32* %7
%66 = add nsw i32 %65, 1
store i32 %66, i32* %7
br label %49
67: ; preds = %49
%68 = load i32, i32* %5
%69 = sub nsw i32 %68, 1
store i32 %69, i32* %8
br label %70
70: ; preds = %90, %67
%71 = load i32, i32* %8
%72 = icmp sge i32 %71, 0
br i1 %72, label %73, label %93
73: ; preds = %70
%74 = load i32*, i32** %4
%75 = load i32, i32* %8
%76 = sext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %74, i64 %76
%78 = load i32, i32* %77
%79 = load i32*, i32** %4
%80 = load i32, i32* %8
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %79, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = add nsw i32 %86, -1
store i32 %87, i32* %85
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %88
store i32 %78, i32* %89
br label %90
90: ; preds = %73
%91 = load i32, i32* %8
%92 = add nsw i32 %91, -1
store i32 %92, i32* %8
br label %70
93: ; preds = %70
store i32 0, i32* %8
br label %94
94: ; preds = %107, %93
%95 = load i32, i32* %8
%96 = load i32, i32* %5
%97 = icmp slt i32 %95, %96
br i1 %97, label %98, label %110
98: ; preds = %94
%99 = load i32, i32* %8
%100 = sext i32 %99 to i64
%101 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %100
%102 = load i32, i32* %101
%103 = load i32*, i32** %4
%104 = load i32, i32* %8
%105 = sext i32 %104 to i64
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %103, i64 %105
store i32 %102, i32* %106
br label %107
107: ; preds = %98
%108 = load i32, i32* %8
%109 = add nsw i32 %108, 1
store i32 %109, i32* %8
br label %94
110: ; preds = %94
%111 = load i8*, i8** %9
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @countingSort(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = bitcast i32* %0 to i8*
%5 = zext i32 %1 to i64
%6 = alloca i32, i64 %5
%7 = bitcast i32* %6 to i8*
%8 = zext i32 %2 to i64
%9 = alloca i32, i64 %8
%10 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %10, label %11, label %14
11: ; preds = %3
%12 = bitcast i32* %9 to i8*
%13 = shl nuw nsw i64 %8, 2
br label %14
14: ; preds = %11, %3
%15 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %15, label %16, label %37
16: ; preds = %14
%17 = add nsw i64 %5, -1
%18 = and i64 %5, 3
%19 = icmp ult i64 %17, 3
br i1 %19, label %22, label %20
20: ; preds = %16
%21 = and i64 %5, 4294967292
br label %47
22: ; preds = %47, %16
%23 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %77, %47 ]
%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* %9, 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, %14
%38 = icmp sgt i32 %2, 1
br i1 %38, label %39, label %94
39: ; preds = %37
%40 = load i32, i32* %9
%41 = add nsw i64 %8, -1
%42 = add nsw i64 %8, -2
%43 = and i64 %41, 3
%44 = icmp ult i64 %42, 3
br i1 %44, label %80, label %45
45: ; preds = %39
%46 = and i64 %41, -4
br label %112
47: ; preds = %47, %20
%48 = phi i64 [ 0, %20 ], [ %77, %47 ]
%49 = phi i64 [ 0, %20 ], [ %78, %47 ]
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %48
%51 = load i32, i32* %50
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %52
%54 = load i32, i32* %53
%55 = add nsw i32 %54, 1
store i32 %55, i32* %53
%56 = or i64 %48, 1
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %59
%61 = load i32, i32* %60
%62 = add nsw i32 %61, 1
store i32 %62, i32* %60
%63 = or i64 %48, 2
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %66
%68 = load i32, i32* %67
%69 = add nsw i32 %68, 1
store i32 %69, i32* %67
%70 = or i64 %48, 3
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %70
%72 = load i32, i32* %71
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %73
%75 = load i32, i32* %74
%76 = add nsw i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %74
%77 = add nuw nsw i64 %48, 4
%78 = add i64 %49, 4
%79 = icmp eq i64 %78, %21
br i1 %79, label %22, label %47
80: ; preds = %112, %39
%81 = phi i32 [ %40, %39 ], [ %130, %112 ]
%82 = phi i64 [ 1, %39 ], [ %131, %112 ]
%83 = icmp eq i64 %43, 0
br i1 %83, label %94, label %84
84: ; preds = %80, %84
%85 = phi i32 [ %90, %84 ], [ %81, %80 ]
%86 = phi i64 [ %91, %84 ], [ %82, %80 ]
%87 = phi i64 [ %92, %84 ], [ 0, %80 ]
%88 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %86
%89 = load i32, i32* %88
%90 = add nsw i32 %89, %85
store i32 %90, i32* %88
%91 = add nuw nsw i64 %86, 1
%92 = add i64 %87, 1
%93 = icmp eq i64 %92, %43
br i1 %93, label %94, label %84
94: ; preds = %80, %84, %37
br i1 %15, label %95, label %160
95: ; preds = %94
%96 = and i64 %5, 1
%97 = icmp eq i64 %96, 0
br i1 %97, label %109, label %98
98: ; preds = %95
%99 = add nsw i64 %5, -1
%100 = and i64 %99, 4294967295
%101 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %100
%102 = load i32, i32* %101
%103 = sext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %103
%105 = load i32, i32* %104
%106 = add nsw i32 %105, -1
store i32 %106, i32* %104
%107 = sext i32 %106 to i64
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %107
store i32 %102, i32* %108
br label %109
109: ; preds = %98, %95
%110 = phi i64 [ %5, %95 ], [ %99, %98 ]
%111 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %111, label %134, label %137
112: ; preds = %112, %45
%113 = phi i32 [ %40, %45 ], [ %130, %112 ]
%114 = phi i64 [ 1, %45 ], [ %131, %112 ]
%115 = phi i64 [ 0, %45 ], [ %132, %112 ]
%116 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %114
%117 = load i32, i32* %116
%118 = add nsw i32 %117, %113
store i32 %118, i32* %116
%119 = add nuw nsw i64 %114, 1
%120 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %119
%121 = load i32, i32* %120
%122 = add nsw i32 %121, %118
store i32 %122, i32* %120
%123 = add nuw nsw i64 %114, 2
%124 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %123
%125 = load i32, i32* %124
%126 = add nsw i32 %125, %122
store i32 %126, i32* %124
%127 = add nuw nsw i64 %114, 3
%128 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %127
%129 = load i32, i32* %128
%130 = add nsw i32 %129, %126
store i32 %130, i32* %128
%131 = add nuw nsw i64 %114, 4
%132 = add i64 %115, 4
%133 = icmp eq i64 %132, %46
br i1 %133, label %80, label %112
134: ; preds = %137, %109
br i1 %15, label %135, label %160
135: ; preds = %134
%136 = shl nuw nsw i64 %5, 2
br label %160
137: ; preds = %109, %137
%138 = phi i64 [ %149, %137 ], [ %110, %109 ]
%139 = add i64 %138, 4294967295
%140 = and i64 %139, 4294967295
%141 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %140
%142 = load i32, i32* %141
%143 = sext i32 %142 to i64
%144 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %143
%145 = load i32, i32* %144
%146 = add nsw i32 %145, -1
store i32 %146, i32* %144
%147 = sext i32 %146 to i64
%148 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %147
store i32 %142, i32* %148
%149 = add nsw i64 %138, -2
%150 = and i64 %149, 4294967295
%151 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %150
%152 = load i32, i32* %151
%153 = sext i32 %152 to i64
%154 = getelementptr inbounds i32, i32* %9, i64 %153
%155 = load i32, i32* %154
%156 = add nsw i32 %155, -1
store i32 %156, i32* %154
%157 = sext i32 %156 to i64
%158 = getelementptr inbounds i32, i32* %6, i64 %157
store i32 %152, i32* %158
%159 = icmp sgt i64 %138, 2
br i1 %159, label %137, label %134
160: ; preds = %94, %135, %134
ret void
}