int partition(int a[], int first, int last) {
  int x = a[last];
  int i = first - 1;
  int j;
  for (j = first; j <= (last - 1); j++) {
    if (a[j] <= x) {
      i = i + 1;
      a[i] = a[j];
    }
  }
  a[i + 1] = a[last];
  return i + 1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jg     1182 <partition+0x82>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jg     116f <partition+0x6f>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1174 <partition+0x74>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    112b <partition+0x2b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
movslq %edx,%r8
mov    (%rdi,%r8,4),%r9d
lea    -0x1(%rsi),%eax
cmp    %r8d,%esi
jge    113c <partition+0x3c>
movslq %esi,%rcx
sub    %esi,%edx
mov    %rcx,%r10
not    %r10
test   $0x1,%dl
je     1133 <partition+0x33>
mov    (%rdi,%rcx,4),%edx
cmp    %r9d,%edx
jg     112f <partition+0x2f>
movslq %esi,%rax
mov    %edx,(%rdi,%rax,4)
mov    %esi,%eax
add    $0x1,%rcx
add    %r8,%r10
jne    1159 <partition+0x59>
mov    (%rdi,%r8,4),%r9d
movslq %eax,%rcx
add    $0x1,%eax
mov    %r9d,0x4(%rdi,%rcx,4)
ret
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x2,%rcx
cmp    %rcx,%r8
je     1138 <partition+0x38>
mov    (%rdi,%rcx,4),%edx
cmp    %r9d,%edx
jg     116b <partition+0x6b>
movslq %eax,%rsi
add    $0x1,%eax
mov    %edx,0x4(%rdi,%rsi,4)
mov    0x4(%rdi,%rcx,4),%edx
cmp    %r9d,%edx
jg     1150 <partition+0x50>
movslq %eax,%rsi
add    $0x1,%eax
mov    %edx,0x4(%rdi,%rsi,4)
jmp    1150 <partition+0x50>

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @partition(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = sext i32 %2 to i64
%5 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %4
%6 = load i32, i32* %5
%7 = add nsw i32 %1, -1
%8 = icmp slt i32 %1, %2
br i1 %8, label %9, label %58
9: ; preds = %3
%10 = sext i32 %1 to i64
%11 = sub nsw i64 %4, %10
%12 = xor i64 %10, -1
%13 = and i64 %11, 1
%14 = icmp eq i64 %13, 0
br i1 %14, label %25, label %15
15: ; preds = %9
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %10
%17 = load i32, i32* %16
%18 = icmp sgt i32 %17, %6
br i1 %18, label %22, label %19
19: ; preds = %15
%20 = sext i32 %1 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
store i32 %17, i32* %21
br label %22
22: ; preds = %19, %15
%23 = phi i32 [ %1, %19 ], [ %7, %15 ]
%24 = add nsw i64 %10, 1
br label %25
25: ; preds = %22, %9
%26 = phi i32 [ undef, %9 ], [ %23, %22 ]
%27 = phi i64 [ %10, %9 ], [ %24, %22 ]
%28 = phi i32 [ %7, %9 ], [ %23, %22 ]
%29 = sub nsw i64 0, %4
%30 = icmp eq i64 %12, %29
br i1 %30, label %55, label %31
31: ; preds = %25, %51
%32 = phi i64 [ %53, %51 ], [ %27, %25 ]
%33 = phi i32 [ %52, %51 ], [ %28, %25 ]
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %32
%35 = load i32, i32* %34
%36 = icmp sgt i32 %35, %6
br i1 %36, label %41, label %37
37: ; preds = %31
%38 = add nsw i32 %33, 1
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %39
store i32 %35, i32* %40
br label %41
41: ; preds = %31, %37
%42 = phi i32 [ %38, %37 ], [ %33, %31 ]
%43 = add nsw i64 %32, 1
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = icmp sgt i32 %45, %6
br i1 %46, label %51, label %47
47: ; preds = %41
%48 = add nsw i32 %42, 1
%49 = sext i32 %48 to i64
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %49
store i32 %45, i32* %50
br label %51
51: ; preds = %47, %41
%52 = phi i32 [ %48, %47 ], [ %42, %41 ]
%53 = add nsw i64 %32, 2
%54 = icmp eq i64 %53, %4
br i1 %54, label %55, label %31
55: ; preds = %51, %25
%56 = phi i32 [ %26, %25 ], [ %52, %51 ]
%57 = load i32, i32* %5
br label %58
58: ; preds = %55, %3
%59 = phi i32 [ %6, %3 ], [ %57, %55 ]
%60 = phi i32 [ %7, %3 ], [ %56, %55 ]
%61 = add nsw i32 %60, 1
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %62
store i32 %59, i32* %63
ret i32 %61
}