void shell_sort(int arr[], int len) {
  int gap = len;
  int i, j, k;
  int tmp;
  do {
    gap = gap / 3 + 1;
    for (i = gap; i < len; i += gap) {
      k = i;
      tmp = arr[i];
      for (j = i - gap; 0 <= j && tmp < arr[j]; j -= gap) {
        arr[j + gap] = arr[j];
        k = j;
      }
      arr[k] = tmp;
    }
  } while (1 < gap);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<shell_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    $0x3,%ecx
cltd
idiv   %ecx
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11d2 <shell_sort+0xd2>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
xor    %eax,%eax
xor    %ecx,%ecx
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x21(%rbp)
jg     1175 <shell_sort+0x75>
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x21(%rbp)
mov    -0x21(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1185 <shell_sort+0x85>
jmp    11b6 <shell_sort+0xb6>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    -0x10(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1151 <shell_sort+0x51>
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1128 <shell_sort+0x28>
jmp    11d7 <shell_sort+0xd7>
mov    $0x1,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jl     1111 <shell_sort+0x11>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<shell_sort>:
push   %rbp
push   %r14
push   %rbx
movslq %esi,%r9
mov    %esi,%r8d
jmp    1119 <shell_sort+0x19>
nopl   0x0(%rax)
cmp    $0x2,%r8d
mov    %edx,%r8d
jle    118c <shell_sort+0x8c>
movslq %r8d,%rax
imul   $0x55555556,%rax,%rax
mov    %rax,%rcx
shr    $0x3f,%rcx
shr    $0x20,%rax
lea    (%rax,%rcx,1),%edx
add    $0x1,%edx
cmp    %esi,%edx
jge    1110 <shell_sort+0x10>
add    %ecx,%eax
add    $0x1,%eax
movslq %eax,%r11
movslq %edx,%r10
mov    %r11,%r14
jmp    1161 <shell_sort+0x61>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r14d,%ebp
movslq %ebp,%rcx
mov    %eax,(%rdi,%rcx,4)
add    %r11,%r14
cmp    %r9,%r14
jge    1110 <shell_sort+0x10>
mov    (%rdi,%r14,4),%eax
mov    %r14,%rbx
sub    %r10,%rbx
js     1150 <shell_sort+0x50>
nopl   (%rax)
lea    (%rdx,%rbx,1),%ebp
mov    %ebx,%ecx
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1153 <shell_sort+0x53>
movslq %ebp,%rbp
mov    %ecx,(%rdi,%rbp,4)
sub    %edx,%ebx
jns    1170 <shell_sort+0x70>
add    %edx,%ebx
mov    %ebx,%ebp
jmp    1153 <shell_sort+0x53>
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @shell_sort(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = sext i32 %1 to i64
br label %4
4: ; preds = %40, %2
%5 = phi i32 [ %1, %2 ], [ %7, %40 ]
%6 = sdiv i32 %5, 3
%7 = add nsw i32 %6, 1
%8 = icmp slt i32 %7, %1
br i1 %8, label %9, label %40
9: ; preds = %4
%10 = add nsw i32 %6, 1
%11 = sext i32 %10 to i64
%12 = sext i32 %7 to i64
br label %13
13: ; preds = %9, %34
%14 = phi i64 [ %11, %9 ], [ %38, %34 ]
%15 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %14
%16 = load i32, i32* %15
%17 = sub nsw i64 %14, %12
%18 = icmp sgt i64 %17, -1
%19 = trunc i64 %14 to i32
br i1 %18, label %20, label %34
20: ; preds = %13
%21 = trunc i64 %17 to i32
br label %22
22: ; preds = %20, %29
%23 = phi i32 [ %32, %29 ], [ %21, %20 ]
%24 = phi i32 [ %23, %29 ], [ %19, %20 ]
%25 = zext i32 %23 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = icmp slt i32 %16, %27
br i1 %28, label %29, label %34
29: ; preds = %22
%30 = sext i32 %24 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %30
store i32 %27, i32* %31
%32 = sub nsw i32 %23, %7
%33 = icmp sgt i32 %32, -1
br i1 %33, label %22, label %34
34: ; preds = %22, %29, %13
%35 = phi i32 [ %19, %13 ], [ %23, %29 ], [ %24, %22 ]
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %36
store i32 %16, i32* %37
%38 = add i64 %14, %11
%39 = icmp slt i64 %38, %3
br i1 %39, label %13, label %40
40: ; preds = %34, %4
%41 = icmp sgt i32 %5, 2
br i1 %41, label %4, label %42
42: ; preds = %40
ret void
}