int magic_index(int *array, int start, int end) {
  if (end < start)
    return -1;
  int middle = (start + end) / 2;
  if (array[middle] == middle)
    return middle;
  int min = array[middle] < middle - 1 ? array[middle] : middle - 1;
  int left = magic_index(array, start, min);
  int max = array[middle] > middle + 1 ? array[middle] : middle + 1;
  int right = magic_index(array, max, end);
  return right == -1 ? left : right;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<magic_index>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    113a <magic_index+0x2a>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1225 <magic_index+0x115>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jne    116a <magic_index+0x5a>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1225 <magic_index+0x115>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1196 <magic_index+0x86>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    119f <magic_index+0x8f>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    -0x20(%rbp),%edx
call   1030 <magic_index@plt>
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jle    11e3 <magic_index+0xd3>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    11ec <magic_index+0xdc>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x28(%rbp),%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
call   1030 <magic_index@plt>
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
cmpl   $0xffffffff,-0x2c(%rbp)
jne    1219 <magic_index+0x109>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    121f <magic_index+0x10f>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<magic_index>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
mov    $0xffffffff,%ebx
cmp    %esi,%edx
jl     1170 <magic_index+0x60>
mov    %edx,%r14d
mov    %rdi,%r15
lea    (%r14,%rsi,1),%eax
mov    %eax,%ebx
shr    $0x1f,%ebx
add    %eax,%ebx
sar    %ebx
movslq %ebx,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%ebp
cmp    %eax,%ebp
je     1170 <magic_index+0x60>
lea    -0x1(%rbx),%edx
cmp    %edx,%ebp
cmovl  %ebp,%edx
mov    %r15,%rdi
call   1030 <magic_index@plt>
mov    %eax,%r12d
add    $0x1,%ebx
cmp    %ebx,%ebp
cmovg  %ebp,%ebx
mov    %r15,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    %r14d,%edx
call   1030 <magic_index@plt>
cmp    $0xffffffff,%eax
cmovne %eax,%r12d
mov    %r12d,%ebx
mov    %ebx,%eax
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @magic_index(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
%13 = load i32, i32* %7
%14 = load i32, i32* %6
%15 = icmp slt i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %17
16: ; preds = %3
store i32 -1, i32* %4
br label %86
17: ; preds = %3
%18 = load i32, i32* %6
%19 = load i32, i32* %7
%20 = add nsw i32 %18, %19
%21 = sdiv i32 %20, 2
store i32 %21, i32* %8
%22 = load i32*, i32** %5
%23 = load i32, i32* %8
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
%27 = load i32, i32* %8
%28 = icmp eq i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %31
29: ; preds = %17
%30 = load i32, i32* %8
store i32 %30, i32* %4
br label %86
31: ; preds = %17
%32 = load i32*, i32** %5
%33 = load i32, i32* %8
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = load i32, i32* %8
%38 = sub nsw i32 %37, 1
%39 = icmp slt i32 %36, %38
br i1 %39, label %40, label %46
40: ; preds = %31
%41 = load i32*, i32** %5
%42 = load i32, i32* %8
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
br label %49
46: ; preds = %31
%47 = load i32, i32* %8
%48 = sub nsw i32 %47, 1
br label %49
49: ; preds = %46, %40
%50 = phi i32 [ %45, %40 ], [ %48, %46 ]
store i32 %50, i32* %9
%51 = load i32*, i32** %5
%52 = load i32, i32* %6
%53 = load i32, i32* %9
%54 = call i32 @magic_index(i32* %51, i32 %52, i32 %53)
store i32 %54, i32* %10
%55 = load i32*, i32** %5
%56 = load i32, i32* %8
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = load i32, i32* %8
%61 = add nsw i32 %60, 1
%62 = icmp sgt i32 %59, %61
br i1 %62, label %63, label %69
63: ; preds = %49
%64 = load i32*, i32** %5
%65 = load i32, i32* %8
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %64, i64 %66
%68 = load i32, i32* %67
br label %72
69: ; preds = %49
%70 = load i32, i32* %8
%71 = add nsw i32 %70, 1
br label %72
72: ; preds = %69, %63
%73 = phi i32 [ %68, %63 ], [ %71, %69 ]
store i32 %73, i32* %11
%74 = load i32*, i32** %5
%75 = load i32, i32* %11
%76 = load i32, i32* %7
%77 = call i32 @magic_index(i32* %74, i32 %75, i32 %76)
store i32 %77, i32* %12
%78 = load i32, i32* %12
%79 = icmp eq i32 %78, -1
br i1 %79, label %80, label %82
80: ; preds = %72
%81 = load i32, i32* %10
br label %84
82: ; preds = %72
%83 = load i32, i32* %12
br label %84
84: ; preds = %82, %80
%85 = phi i32 [ %81, %80 ], [ %83, %82 ]
store i32 %85, i32* %4
br label %86
86: ; preds = %84, %29, %16
%87 = load i32, i32* %4
ret i32 %87
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @magic_index(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp slt i32 %2, %1
br i1 %4, label %12, label %5
5: ; preds = %3
%6 = add nsw i32 %2, %1
%7 = sdiv i32 %6, 2
%8 = sext i32 %7 to i64
%9 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %8
%10 = load i32, i32* %9
%11 = icmp eq i32 %10, %7
br i1 %11, label %12, label %14
12: ; preds = %3, %5, %14
%13 = phi i32 [ %24, %14 ], [ -1, %3 ], [ %7, %5 ]
ret i32 %13
14: ; preds = %5
%15 = add nsw i32 %7, -1
%16 = icmp slt i32 %10, %15
%17 = select i1 %16, i32 %10, i32 %15
%18 = tail call i32 @magic_index(i32* %0, i32 %1, i32 %17)
%19 = add nsw i32 %7, 1
%20 = icmp sgt i32 %10, %19
%21 = select i1 %20, i32 %10, i32 %19
%22 = tail call i32 @magic_index(i32* %0, i32 %21, i32 %2)
%23 = icmp eq i32 %22, -1
%24 = select i1 %23, i32 %18, i32 %22
br label %12
}