char *itoa(int a, char *buf) {
  int num = a;
  int i = 0;
  int len = 0;
  do {
    buf[i++] = num % 10 + '0';
    num /= 10;
  } while (num);
  buf[i] = '\0';
  len = i;
  for (i = 0; i < len / 2; i++) {
    char tmp;
    tmp = buf[i];
    buf[i] = buf[len - i - 1];
    buf[len - i - 1] = tmp;
  }
  return buf;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<itoa>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
add    $0x30,%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jne    111f <itoa+0x1f>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
movb   $0x0,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    %ecx,%eax
jge    11e1 <itoa+0xe1>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%dl
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x1d(%rbp),%dl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1173 <itoa+0x73>
mov    -0x10(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<itoa>:
mov    %rsi,%rax
movabs $0xffffffff00000000,%r10
ff ff ff
xor    %edx,%edx
movabs $0x100000000,%r8
nopl   0x0(%rax)
add    %r8,%r10
movslq %edi,%rsi
imul   $0x66666667,%rsi,%rdi
mov    %rdi,%rcx
shr    $0x3f,%rcx
sar    $0x22,%rdi
add    %ecx,%edi
lea    (%rdi,%rdi,1),%ecx
lea    (%rcx,%rcx,4),%r9d
mov    %esi,%ecx
sub    %r9d,%ecx
add    $0x30,%cl
mov    %cl,(%rax,%rdx,1)
add    $0x1,%rdx
add    $0x9,%esi
cmp    $0x12,%esi
ja     1120 <itoa+0x20>
mov    %edx,%ecx
movb   $0x0,(%rax,%rcx,1)
cmp    $0x1,%edx
je     11fc <itoa+0xfc>
mov    %edx,%r8d
shr    %r8d
cmp    $0x2,%r8d
mov    $0x1,%r9d
cmovb  %r9d,%r8d
cmp    $0x4,%edx
jae    118a <itoa+0x8a>
xor    %edx,%edx
test   $0x1,%r8b
jne    11e6 <itoa+0xe6>
jmp    11fc <itoa+0xfc>
lea    -0x1(%rdx),%rcx
movslq %ecx,%rsi
add    %rax,%rsi
shr    %edx
cmp    $0x2,%edx
cmovae %edx,%r9d
lea    0x1(%rax),%rdi
and    $0xfffffffe,%r9d
neg    %r9
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movzbl -0x1(%rdi),%r11d
movzbl (%rsi,%rdx,1),%ecx
mov    %cl,-0x1(%rdi)
mov    %r11b,(%rsi,%rdx,1)
movzbl (%rdi),%r11d
movzbl -0x1(%rsi,%rdx,1),%ecx
mov    %cl,(%rdi)
mov    %r11b,-0x1(%rsi,%rdx,1)
add    $0x2,%rdi
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
cmp    %rdx,%r9
jne    11b0 <itoa+0xb0>
neg    %rdx
test   $0x1,%r8b
je     11fc <itoa+0xfc>
sar    $0x20,%r10
mov    (%rax,%rdx,1),%sil
sub    %rdx,%r10
mov    (%rax,%r10,1),%cl
mov    %cl,(%rax,%rdx,1)
mov    %sil,(%rax,%r10,1)
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i8* @itoa(i32 %0, i8* returned %1) {
br label %3
3: ; preds = %3, %2
%4 = phi i64 [ %9, %3 ], [ 0, %2 ]
%5 = phi i32 [ %11, %3 ], [ %0, %2 ]
%6 = srem i32 %5, 10
%7 = trunc i32 %6 to i8
%8 = add nsw i8 %7, 48
%9 = add nuw i64 %4, 1
%10 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %4
store i8 %8, i8* %10
%11 = sdiv i32 %5, 10
%12 = add i32 %5, 9
%13 = icmp ult i32 %12, 19
br i1 %13, label %14, label %3
14: ; preds = %3
%15 = trunc i64 %4 to i32
%16 = and i64 %9, 4294967295
%17 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %16
store i8 0, i8* %17
%18 = icmp eq i32 %15, 0
br i1 %18, label %56, label %19
19: ; preds = %14
%20 = trunc i64 %9 to i32
%21 = lshr i32 %20, 1
%22 = shl i64 %4, 32
%23 = ashr exact i64 %22, 32
%24 = call i32 @llvm.umax.i32(i32 %21, i32 1)
%25 = zext i32 %24 to i64
%26 = and i64 %25, 1
%27 = icmp ult i32 %20, 4
br i1 %27, label %47, label %28
28: ; preds = %19
%29 = and i64 %25, 2147483646
br label %30
30: ; preds = %30, %28
%31 = phi i64 [ 0, %28 ], [ %44, %30 ]
%32 = phi i64 [ 0, %28 ], [ %45, %30 ]
%33 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %31
%34 = load i8, i8* %33
%35 = sub nsw i64 %23, %31
%36 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %35
%37 = load i8, i8* %36
store i8 %37, i8* %33
store i8 %34, i8* %36
%38 = or i64 %31, 1
%39 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %38
%40 = load i8, i8* %39
%41 = sub nsw i64 %23, %38
%42 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %41
%43 = load i8, i8* %42
store i8 %43, i8* %39
store i8 %40, i8* %42
%44 = add nuw nsw i64 %31, 2
%45 = add i64 %32, 2
%46 = icmp eq i64 %45, %29
br i1 %46, label %47, label %30
47: ; preds = %30, %19
%48 = phi i64 [ 0, %19 ], [ %44, %30 ]
%49 = icmp eq i64 %26, 0
br i1 %49, label %56, label %50
50: ; preds = %47
%51 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %48
%52 = load i8, i8* %51
%53 = sub nsw i64 %23, %48
%54 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %53
%55 = load i8, i8* %54
store i8 %55, i8* %51
store i8 %52, i8* %54
br label %56
56: ; preds = %50, %47, %14
ret i8* %1
}