#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
int rand();
int partition(int *a, int start, int end) {
  int pivot, select = start, i = start;
  pivot = rand();
  select = end - start;
  pivot = pivot % select;
  pivot = pivot + start;
  select = (pivot == start) ? start + 1 : start;
  while (i <= end) {
    if (a[i] < a[pivot]) {
      a[i] = a[select] + a[i] - (a[select] = a[i]);
      select++;
      if (select == pivot)
        select++;
    }
    i++;
  }
  a[pivot] = a[pivot] + a[select - 1] - (a[select - 1] = a[pivot]);
  return (select - 1);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    $0x0,%al
call   1030 <rand@plt>
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x18(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jne    116e <partition+0x5e>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1174 <partition+0x64>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     120c <partition+0xfc>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    11fe <partition+0xee>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rsi
mov    %eax,(%rcx,%rsi,4)
sub    %eax,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jne    11f9 <partition+0xe9>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11fe <partition+0xee>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    117a <partition+0x6a>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x18(%rbp),%esi
sub    $0x1,%esi
movslq %esi,%rsi
mov    %eax,(%rcx,%rsi,4)
sub    %eax,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
mov    %edx,%r14d
mov    %esi,%r15d
mov    %rdi,%rbx
xor    %eax,%eax
call   1030 <rand@plt>
mov    %r14d,%ecx
sub    %r15d,%ecx
cltd
idiv   %ecx
lea    (%rdx,%r15,1),%r8d
cmp    $0x1,%edx
mov    %r15d,%eax
adc    $0x0,%eax
movslq %r8d,%r9
sub    %r15d,%r14d
jge    115f <partition+0x4f>
mov    (%rbx,%r9,4),%ecx
movslq %eax,%rdx
add    $0xffffffff,%eax
mov    -0x4(%rbx,%rdx,4),%esi
mov    %ecx,-0x4(%rbx,%rdx,4)
mov    %esi,(%rbx,%r9,4)
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
ret
movslq %r15d,%rdx
lea    (%rbx,%rdx,4),%rdx
add    $0x1,%r14d
xor    %edi,%edi
jmp    1179 <partition+0x69>
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%rdi
cmp    %edi,%r14d
je     1143 <partition+0x33>
mov    (%rdx,%rdi,4),%esi
cmp    (%rbx,%r9,4),%esi
jge    1170 <partition+0x60>
cltq
mov    (%rbx,%rax,4),%ecx
mov    %esi,(%rbx,%rax,4)
mov    %ecx,(%rdx,%rdi,4)
lea    0x1(%rax),%ecx
add    $0x2,%eax
cmp    %r8d,%ecx
cmovne %ecx,%eax
jmp    1170 <partition+0x60>

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @partition(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = tail call i32 (...) @rand()
%5 = sub nsw i32 %2, %1
%6 = srem i32 %4, %5
%7 = add nsw i32 %6, %1
%8 = icmp eq i32 %6, 0
%9 = zext i1 %8 to i32
%10 = add nsw i32 %9, %1
%11 = icmp slt i32 %2, %1
%12 = sext i32 %7 to i64
br i1 %11, label %37, label %13
13: ; preds = %3
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %12
%15 = sext i32 %1 to i64
%16 = add i32 %2, 1
br label %17
17: ; preds = %13, %32
%18 = phi i64 [ %15, %13 ], [ %34, %32 ]
%19 = phi i32 [ %10, %13 ], [ %33, %32 ]
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %18
%21 = load i32, i32* %20
%22 = load i32, i32* %14
%23 = icmp slt i32 %21, %22
br i1 %23, label %24, label %32
24: ; preds = %17
%25 = sext i32 %19 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
store i32 %21, i32* %26
store i32 %27, i32* %20
%28 = add nsw i32 %19, 1
%29 = icmp eq i32 %28, %7
%30 = add nsw i32 %19, 2
%31 = select i1 %29, i32 %30, i32 %28
br label %32
32: ; preds = %24, %17
%33 = phi i32 [ %19, %17 ], [ %31, %24 ]
%34 = add nsw i64 %18, 1
%35 = trunc i64 %34 to i32
%36 = icmp eq i32 %16, %35
br i1 %36, label %37, label %17
37: ; preds = %32, %3
%38 = phi i32 [ %10, %3 ], [ %33, %32 ]
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %12
%40 = load i32, i32* %39
%41 = add nsw i32 %38, -1
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
store i32 %40, i32* %43
store i32 %44, i32* %39
ret i32 %41
}