#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*/ free(int *);
scalar_t__ malloc(int);
int /*<<< orphan*/ memset(int *, int /*<<< orphan*/, int);
void counting_sort(int a[], int *b, int size, int k, int unit) {
  int *c;
  c = (int *)malloc(sizeof(int) * size);
  memset(c, 0, (sizeof(int) * size));
  for (int j = 0; j < size; j++) {
    int offset = (a[j] / unit) % 10;
    c[offset] = c[offset] + 1;
  }
  for (int i = 1; i <= k; i++) {
    c[i] = c[i] + c[(i - 1)];
  }
  for (int j = (size - 1); j >= 0; j--) {
    int offset = (a[j] / unit) % 10;
    b[(c[offset] - 1)] = a[j];
    c[offset] = c[offset] - 1;
  }
  free(c);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<counting_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    %r8d,-0x1c(%rbp)
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rdi
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edx
xor    %esi,%esi
call   1040 <memset@plt>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11c6 <counting_sort+0x96>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cltd
idivl  -0x1c(%rbp)
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,-0x30(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1179 <counting_sort+0x49>
movl   $0x1,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     120d <counting_sort+0xdd>
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11cd <counting_sort+0x9d>
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x38(%rbp)
jl     1284 <counting_sort+0x154>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cltd
idivl  -0x1c(%rbp)
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %edx,-0x3c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
movslq -0x3c(%rbp),%rsi
mov    (%rcx,%rsi,4),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
sub    $0x1,%edx
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    1216 <counting_sort+0xe6>
mov    -0x28(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<counting_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %r8d,%r15d
mov    %ecx,0x4(%rsp)
mov    %edx,%r12d
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%rbx
lea    0x0(,%r12,4),%r13d
mov    %r13d,%edi
call   1050 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbp
mov    %rax,%rdi
xor    %esi,%esi
mov    %r13d,%edx
call   1040 <memset@plt>
mov    %r12d,%esi
test   %r12d,%r12d
jle    11b4 <counting_sort+0x84>
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    (%rbx,%rcx,4),%eax
cltd
idiv   %r15d
cltq
imul   $0x66666667,%rax,%rdx
mov    %rdx,%rdi
shr    $0x3f,%rdi
sar    $0x22,%rdx
add    %edi,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%edx
sub    %edx,%eax
cltq
addl   $0x1,0x0(%rbp,%rax,4)
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rsi
jne    1180 <counting_sort+0x50>
mov    0x4(%rsp),%eax
test   %eax,%eax
jle    122f <counting_sort+0xff>
mov    %eax,%edi
mov    0x0(%rbp),%eax
lea    -0x1(%rdi),%r8
mov    %edi,%ecx
and    $0x3,%ecx
mov    $0x1,%edx
cmp    $0x3,%r8
jb     120d <counting_sort+0xdd>
and    $0xfffffffc,%edi
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    0x4(%rbp,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0x4(%rbp,%rdx,4)
add    0x8(%rbp,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0x8(%rbp,%rdx,4)
add    0xc(%rbp,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0xc(%rbp,%rdx,4)
add    0x10(%rbp,%rdx,4),%eax
mov    %eax,0x10(%rbp,%rdx,4)
add    $0x4,%rdx
cmp    %rdx,%rdi
jne    11e0 <counting_sort+0xb0>
add    $0x1,%rdx
test   %rcx,%rcx
je     122f <counting_sort+0xff>
lea    0x0(,%rdx,4),%rdx
add    %rbp,%rdx
xor    %edi,%edi
nop
add    (%rdx,%rdi,4),%eax
mov    %eax,(%rdx,%rdi,4)
add    $0x1,%rdi
cmp    %rdi,%rcx
jne    1220 <counting_sort+0xf0>
test   %r12d,%r12d
jle    1284 <counting_sort+0x154>
add    $0x1,%rsi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
lea    -0x2(%rsi),%eax
mov    (%rbx,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,%eax
cltd
idiv   %r15d
cltq
imul   $0x66666667,%rax,%rdx
mov    %rdx,%rdi
shr    $0x3f,%rdi
sar    $0x22,%rdx
add    %edi,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%edx
sub    %edx,%eax
cltq
movslq 0x0(%rbp,%rax,4),%rdx
mov    %ecx,-0x4(%r14,%rdx,4)
addl   $0xffffffff,0x0(%rbp,%rax,4)
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
cmp    $0x1,%rsi
ja     1240 <counting_sort+0x110>
mov    %rbp,%rdi
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1030 <free@plt>

LLVM IR (-O0):
define void @counting_sort(i32* %0, i32* %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32*
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
store i32* %0, i32** %6
store i32* %1, i32** %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store i32 %4, i32* %10
%17 = load i32, i32* %8
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = mul i64 4, %18
%20 = trunc i64 %19 to i32
%21 = call i64 @malloc(i32 %20)
%22 = inttoptr i64 %21 to i32*
store i32* %22, i32** %11
%23 = load i32*, i32** %11
%24 = load i32, i32* %8
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = mul i64 4, %25
%27 = trunc i64 %26 to i32
%28 = call i32 @memset(i32* %23, i32 0, i32 %27)
store i32 0, i32* %12
br label %29
29: ; preds = %52, %5
%30 = load i32, i32* %12
%31 = load i32, i32* %8
%32 = icmp slt i32 %30, %31
br i1 %32, label %33, label %55
33: ; preds = %29
%34 = load i32*, i32** %6
%35 = load i32, i32* %12
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %34, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = load i32, i32* %10
%40 = sdiv i32 %38, %39
%41 = srem i32 %40, 10
store i32 %41, i32* %13
%42 = load i32*, i32** %11
%43 = load i32, i32* %13
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = add nsw i32 %46, 1
%48 = load i32*, i32** %11
%49 = load i32, i32* %13
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 %50
store i32 %47, i32* %51
br label %52
52: ; preds = %33
%53 = load i32, i32* %12
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %12
br label %29
55: ; preds = %29
store i32 1, i32* %14
br label %56
56: ; preds = %77, %55
%57 = load i32, i32* %14
%58 = load i32, i32* %9
%59 = icmp sle i32 %57, %58
br i1 %59, label %60, label %80
60: ; preds = %56
%61 = load i32*, i32** %11
%62 = load i32, i32* %14
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 %63
%65 = load i32, i32* %64
%66 = load i32*, i32** %11
%67 = load i32, i32* %14
%68 = sub nsw i32 %67, 1
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %66, i64 %69
%71 = load i32, i32* %70
%72 = add nsw i32 %65, %71
%73 = load i32*, i32** %11
%74 = load i32, i32* %14
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %73, i64 %75
store i32 %72, i32* %76
br label %77
77: ; preds = %60
%78 = load i32, i32* %14
%79 = add nsw i32 %78, 1
store i32 %79, i32* %14
br label %56
80: ; preds = %56
%81 = load i32, i32* %8
%82 = sub nsw i32 %81, 1
store i32 %82, i32* %15
br label %83
83: ; preds = %119, %80
%84 = load i32, i32* %15
%85 = icmp sge i32 %84, 0
br i1 %85, label %86, label %122
86: ; preds = %83
%87 = load i32*, i32** %6
%88 = load i32, i32* %15
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %87, i64 %89
%91 = load i32, i32* %90
%92 = load i32, i32* %10
%93 = sdiv i32 %91, %92
%94 = srem i32 %93, 10
store i32 %94, i32* %16
%95 = load i32*, i32** %6
%96 = load i32, i32* %15
%97 = sext i32 %96 to i64
%98 = getelementptr inbounds i32, i32* %95, i64 %97
%99 = load i32, i32* %98
%100 = load i32*, i32** %7
%101 = load i32*, i32** %11
%102 = load i32, i32* %16
%103 = sext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds i32, i32* %101, i64 %103
%105 = load i32, i32* %104
%106 = sub nsw i32 %105, 1
%107 = sext i32 %106 to i64
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %100, i64 %107
store i32 %99, i32* %108
%109 = load i32*, i32** %11
%110 = load i32, i32* %16
%111 = sext i32 %110 to i64
%112 = getelementptr inbounds i32, i32* %109, i64 %111
%113 = load i32, i32* %112
%114 = sub nsw i32 %113, 1
%115 = load i32*, i32** %11
%116 = load i32, i32* %16
%117 = sext i32 %116 to i64
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %115, i64 %117
store i32 %114, i32* %118
br label %119
119: ; preds = %86
%120 = load i32, i32* %15
%121 = add nsw i32 %120, -1
store i32 %121, i32* %15
br label %83
122: ; preds = %83
%123 = load i32*, i32** %11
%124 = call i32 @free(i32* %123)
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @counting_sort(i32* nocapture %0, i32* nocapture writeonly %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = shl i32 %2, 2
%7 = tail call i64 @malloc(i32 %6)
%8 = inttoptr i64 %7 to i32*
%9 = tail call i32 @memset(i32* %8, i32 0, i32 %6)
%10 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %10, label %11, label %13
11: ; preds = %5
%12 = zext i32 %2 to i64
br label %25
13: ; preds = %25, %5
%14 = icmp slt i32 %3, 1
br i1 %14, label %51, label %15
15: ; preds = %13
%16 = add nuw i32 %3, 1
%17 = zext i32 %16 to i64
%18 = load i32, i32* %8
%19 = add nsw i64 %17, -1
%20 = add nsw i64 %17, -2
%21 = and i64 %19, 3
%22 = icmp ult i64 %20, 3
br i1 %22, label %37, label %23
23: ; preds = %15
%24 = and i64 %19, -4
br label %54
25: ; preds = %11, %25
%26 = phi i64 [ 0, %11 ], [ %35, %25 ]
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = sdiv i32 %28, %4
%30 = srem i32 %29, 10
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
%34 = add nsw i32 %33, 1
store i32 %34, i32* %32
%35 = add nuw nsw i64 %26, 1
%36 = icmp eq i64 %35, %12
br i1 %36, label %13, label %25
37: ; preds = %54, %15
%38 = phi i32 [ %18, %15 ], [ %72, %54 ]
%39 = phi i64 [ 1, %15 ], [ %73, %54 ]
%40 = icmp eq i64 %21, 0
br i1 %40, label %51, label %41
41: ; preds = %37, %41
%42 = phi i32 [ %47, %41 ], [ %38, %37 ]
%43 = phi i64 [ %48, %41 ], [ %39, %37 ]
%44 = phi i64 [ %49, %41 ], [ 0, %37 ]
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %43
%46 = load i32, i32* %45
%47 = add nsw i32 %42, %46
store i32 %47, i32* %45
%48 = add nuw nsw i64 %43, 1
%49 = add i64 %44, 1
%50 = icmp eq i64 %49, %21
br i1 %50, label %51, label %41
51: ; preds = %37, %41, %13
br i1 %10, label %52, label %76
52: ; preds = %51
%53 = zext i32 %2 to i64
br label %78
54: ; preds = %54, %23
%55 = phi i32 [ %18, %23 ], [ %72, %54 ]
%56 = phi i64 [ 1, %23 ], [ %73, %54 ]
%57 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %74, %54 ]
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %56
%59 = load i32, i32* %58
%60 = add nsw i32 %55, %59
store i32 %60, i32* %58
%61 = add nuw nsw i64 %56, 1
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = add nsw i32 %60, %63
store i32 %64, i32* %62
%65 = add nuw nsw i64 %56, 2
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = add nsw i32 %64, %67
store i32 %68, i32* %66
%69 = add nuw nsw i64 %56, 3
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %69
%71 = load i32, i32* %70
%72 = add nsw i32 %68, %71
store i32 %72, i32* %70
%73 = add nuw nsw i64 %56, 4
%74 = add i64 %57, 4
%75 = icmp eq i64 %74, %24
br i1 %75, label %37, label %54
76: ; preds = %78, %51
%77 = tail call i32 @free(i32* %8)
ret void
78: ; preds = %52, %78
%79 = phi i64 [ %53, %52 ], [ %80, %78 ]
%80 = add nsw i64 %79, -1
%81 = and i64 %80, 4294967295
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = sdiv i32 %83, %4
%85 = srem i32 %84, 10
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %8, i64 %86
%88 = load i32, i32* %87
%89 = add nsw i32 %88, -1
%90 = sext i32 %89 to i64
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %90
store i32 %83, i32* %91
%92 = load i32, i32* %87
%93 = add nsw i32 %92, -1
store i32 %93, i32* %87
%94 = icmp ugt i64 %79, 1
br i1 %94, label %78, label %76
}