void bucketsort(int *x, int *p, int n, int k) {
  int *pi, i, c, d, g;
  for (pi = p; pi < p + k; ++pi)
    *pi = -1;
  for (i = 0; i <= n; ++i) {
    x[i] = p[c = x[i]];
    p[c] = i;
  }
  for (pi = p + k - 1, i = n; pi >= p; --pi) {
    d = x[c = *pi];
    x[c] = g = i;
    if (d >= 0) {
      p[i--] = c;
      do {
        d = x[c = d];
        x[c] = g;
        p[i--] = c;
      } while (d >= 0);
    } else
      p[i--] = -1;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<bucketsort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rdx
shl    $0x2,%rdx
add    %rdx,%rcx
cmp    %rcx,%rax
jae    1151 <bucketsort+0x51>
mov    -0x20(%rbp),%rax
movl   $0xffffffff,(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0x4,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    111a <bucketsort+0x1a>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     11a3 <bucketsort+0xa3>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
mov    (%rcx,%rdx,4),%ecx
mov    %ecx,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1158 <bucketsort+0x58>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
shl    $0x2,%rcx
add    %rcx,%rax
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
cmp    -0x10(%rbp),%rax
jb     128e <bucketsort+0x18e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rcx),%ecx
mov    %ecx,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    %edx,-0x30(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
cmpl   $0x0,-0x2c(%rbp)
jl     125f <bucketsort+0x15f>
mov    -0x28(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0xffffffff,%esi
mov    %esi,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,-0x28(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0xffffffff,%esi
mov    %esi,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
cmpl   $0x0,-0x2c(%rbp)
jge    1217 <bucketsort+0x117>
jmp    1278 <bucketsort+0x178>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movl   $0xffffffff,(%rax,%rcx,4)
jmp    127d <bucketsort+0x17d>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    11c0 <bucketsort+0xc0>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<bucketsort>:
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %edx,%r15d
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%rbx
movslq %ecx,%rax
lea    (%rsi,%rax,4),%r12
test   %eax,%eax
jle    1156 <bucketsort+0x46>
lea    0x4(%r14),%rax
cmp    %rax,%r12
cmova  %r12,%rax
mov    %r14,%rcx
not    %rcx
lea    (%rax,%rcx,1),%rdx
add    $0x4,%rdx
and    $0xfffffffffffffffc,%rdx
mov    %r14,%rdi
mov    $0xff,%esi
call   1030 <memset@plt>
test   %r15d,%r15d
js     11af <bucketsort+0x9f>
lea    0x1(%r15),%eax
test   %r15d,%r15d
je     1226 <bucketsort+0x116>
mov    %eax,%edx
and    $0xfffffffe,%edx
xor    %ecx,%ecx
nop
movslq (%rbx,%rcx,4),%rsi
mov    (%r14,%rsi,4),%edi
mov    %edi,(%rbx,%rcx,4)
mov    %ecx,(%r14,%rsi,4)
movslq 0x4(%rbx,%rcx,4),%rsi
mov    (%r14,%rsi,4),%edi
mov    %edi,0x4(%rbx,%rcx,4)
lea    0x1(%rcx),%edi
mov    %edi,(%r14,%rsi,4)
add    $0x2,%rcx
cmp    %rdx,%rcx
jne    1170 <bucketsort+0x60>
test   $0x1,%al
je     11af <bucketsort+0x9f>
movslq (%rbx,%rcx,4),%rax
mov    (%r14,%rax,4),%edx
mov    %edx,(%rbx,%rcx,4)
mov    %ecx,(%r14,%rax,4)
add    $0xfffffffffffffffc,%r12
jmp    11cf <bucketsort+0xbf>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movl   $0xffffffff,(%r14,%rsi,4)
ff
add    $0xfffffffffffffffc,%r12
mov    %eax,%r15d
cmp    %r14,%r12
jb     121a <bucketsort+0x10a>
movslq (%r12),%rdx
mov    (%rbx,%rdx,4),%ecx
mov    %r15d,(%rbx,%rdx,4)
lea    -0x1(%r15),%eax
movslq %r15d,%rsi
test   %ecx,%ecx
js     11c0 <bucketsort+0xb0>
mov    %edx,(%r14,%rsi,4)
movslq %eax,%rdx
lea    (%r14,%rdx,4),%rdx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %ecx,%esi
mov    (%rbx,%rsi,4),%edi
mov    %r15d,(%rbx,%rsi,4)
mov    %ecx,(%rdx)
add    $0xfffffffffffffffc,%rdx
add    $0xffffffff,%eax
mov    %edi,%ecx
test   %edi,%edi
jns    1200 <bucketsort+0xf0>
jmp    11c8 <bucketsort+0xb8>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
ret
xor    %ecx,%ecx
test   $0x1,%al
jne    11a0 <bucketsort+0x90>
jmp    11af <bucketsort+0x9f>

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

LLVM IR (-O2):
define void @bucketsort(i32* nocapture %0, i32* %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = ptrtoint i32* %1 to i64
%6 = sext i32 %3 to i64
%7 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %6
%8 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %8, label %9, label %19
9: ; preds = %4
%10 = bitcast i32* %1 to i8*
%11 = shl nsw i64 %6, 2
%12 = add i64 %11, %5
%13 = add i64 %5, 4
%14 = call i64 @llvm.umax.i64(i64 %12, i64 %13)
%15 = xor i64 %5, -1
%16 = add i64 %14, %15
%17 = add i64 %16, 4
%18 = and i64 %17, -4
br label %19
19: ; preds = %9, %4
%20 = icmp slt i32 %2, 0
br i1 %20, label %38, label %21
21: ; preds = %19
%22 = add nuw i32 %2, 1
%23 = zext i32 %22 to i64
%24 = and i64 %23, 1
%25 = icmp eq i32 %2, 0
br i1 %25, label %28, label %26
26: ; preds = %21
%27 = and i64 %23, 4294967294
br label %41
28: ; preds = %41, %21
%29 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %57, %41 ]
%30 = icmp eq i64 %24, 0
br i1 %30, label %38, label %31
31: ; preds = %28
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %29
%33 = load i32, i32* %32
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
store i32 %36, i32* %32
%37 = trunc i64 %29 to i32
store i32 %37, i32* %35
br label %38
38: ; preds = %31, %28, %19
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %7, i64 -1
%40 = icmp ult i32* %39, %1
br i1 %40, label %89, label %60
41: ; preds = %41, %26
%42 = phi i64 [ 0, %26 ], [ %57, %41 ]
%43 = phi i64 [ 0, %26 ], [ %58, %41 ]
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %42
%45 = load i32, i32* %44
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
store i32 %48, i32* %44
%49 = trunc i64 %42 to i32
store i32 %49, i32* %47
%50 = or i64 %42, 1
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
store i32 %55, i32* %51
%56 = trunc i64 %50 to i32
store i32 %56, i32* %54
%57 = add nuw nsw i64 %42, 2
%58 = add i64 %43, 2
%59 = icmp eq i64 %58, %27
br i1 %59, label %28, label %41
60: ; preds = %38, %85
%61 = phi i32* [ %87, %85 ], [ %39, %38 ]
%62 = phi i32 [ %86, %85 ], [ %2, %38 ]
%63 = load i32, i32* %61
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
store i32 %62, i32* %65
%67 = icmp sgt i32 %66, -1
%68 = add i32 %62, -1
%69 = sext i32 %62 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %69
br i1 %67, label %71, label %82
71: ; preds = %60
store i32 %63, i32* %70
%72 = sext i32 %68 to i64
br label %73
73: ; preds = %73, %71
%74 = phi i64 [ %79, %73 ], [ %72, %71 ]
%75 = phi i32 [ %78, %73 ], [ %66, %71 ]
%76 = zext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %76
%78 = load i32, i32* %77
store i32 %62, i32* %77
%79 = add i64 %74, -1
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %74
store i32 %75, i32* %80
%81 = icmp sgt i32 %78, -1
br i1 %81, label %73, label %83
82: ; preds = %60
store i32 -1, i32* %70
br label %85
83: ; preds = %73
%84 = trunc i64 %79 to i32
br label %85
85: ; preds = %83, %82
%86 = phi i32 [ %68, %82 ], [ %84, %83 ]
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %61, i64 -1
%88 = icmp ult i32* %87, %1
br i1 %88, label %89, label %60
89: ; preds = %85, %38
ret void
}