int find_pos(int *arr, int low, int high) {
  int val = arr[low];
  while (low < high) {
    while (low < high && arr[high] >= val) {
      high--;
    }
    arr[low] = arr[high];
    while (low < high && arr[low] <= val) {
      low++;
    }
    arr[high] = arr[low];
  }
  arr[low] = val;
  return low;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<find_pos>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11e4 <find_pos+0xe4>
jmp    112d <find_pos+0x2d>
mov    -0xc(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x15(%rbp)
jge    1152 <find_pos+0x52>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setge  %al
mov    %al,-0x15(%rbp)
mov    -0x15(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1162 <find_pos+0x62>
jmp    1170 <find_pos+0x70>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    112d <find_pos+0x2d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0xc(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x16(%rbp)
jge    11ab <find_pos+0xab>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x16(%rbp)
mov    -0x16(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11bb <find_pos+0xbb>
jmp    11c9 <find_pos+0xc9>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1186 <find_pos+0x86>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    111c <find_pos+0x1c>
mov    -0x14(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0xc(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<find_pos>:
mov    %esi,%eax
movslq %esi,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%r9d
cmp    %edx,%ecx
jl     1123 <find_pos+0x23>
mov    %r9d,(%rdi,%rcx,4)
ret
mov    %r8,%rcx
mov    %edx,%eax
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
mov    %ecx,(%rdi,%r8,4)
cmp    %r8d,%eax
jge    119b <find_pos+0x9b>
cmp    %edx,%eax
jge    1150 <find_pos+0x50>
movslq %edx,%rdx
movslq %eax,%rsi
nopl   (%rax)
cmp    %r9d,(%rdi,%rdx,4)
jl     1153 <find_pos+0x53>
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
cmp    %rsi,%rdx
jg     1130 <find_pos+0x30>
mov    %eax,%edx
jmp    1153 <find_pos+0x53>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movslq %eax,%rsi
movslq %edx,%r8
mov    (%rdi,%r8,4),%ecx
mov    %ecx,(%rdi,%rsi,4)
cmp    %r8d,%eax
jge    111a <find_pos+0x1a>
cmp    %r9d,%ecx
jle    1170 <find_pos+0x70>
mov    %rsi,%rax
jmp    1193 <find_pos+0x93>
nopl   0x0(%rax)
lea    -0x1(%r8),%rcx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
cmp    %rsi,%rcx
je     1112 <find_pos+0x12>
lea    0x1(%rsi),%rax
cmp    %r9d,0x4(%rdi,%rsi,4)
mov    %rax,%rsi
jle    1180 <find_pos+0x80>
movslq %eax,%rcx
jmp    1117 <find_pos+0x17>
movslq %eax,%rcx
mov    %r9d,(%rdi,%rcx,4)
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @find_pos(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = sext i32 %1 to i64
%5 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %4
%6 = load i32, i32* %5
%7 = icmp slt i32 %1, %2
br i1 %7, label %8, label %61
8: ; preds = %3, %55
%9 = phi i32 [ %57, %55 ], [ %1, %3 ]
%10 = phi i32 [ %29, %55 ], [ %2, %3 ]
%11 = icmp slt i32 %9, %10
br i1 %11, label %14, label %12
12: ; preds = %8
%13 = sext i32 %9 to i64
br label %27
14: ; preds = %8
%15 = sext i32 %10 to i64
%16 = sext i32 %9 to i64
br label %17
17: ; preds = %14, %22
%18 = phi i64 [ %15, %14 ], [ %23, %22 ]
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %18
%20 = load i32, i32* %19
%21 = icmp slt i32 %20, %6
br i1 %21, label %25, label %22
22: ; preds = %17
%23 = add nsw i64 %18, -1
%24 = icmp sgt i64 %23, %16
br i1 %24, label %17, label %27
25: ; preds = %17
%26 = trunc i64 %18 to i32
br label %27
27: ; preds = %22, %25, %12
%28 = phi i64 [ %13, %12 ], [ %16, %25 ], [ %16, %22 ]
%29 = phi i32 [ %10, %12 ], [ %26, %25 ], [ %9, %22 ]
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %28
store i32 %32, i32* %33
%34 = icmp slt i32 %9, %29
br i1 %34, label %35, label %55
35: ; preds = %27
%36 = icmp sgt i32 %32, %6
br i1 %36, label %37, label %42
37: ; preds = %46, %35
%38 = phi i64 [ %28, %35 ], [ %44, %46 ]
%39 = trunc i64 %38 to i32
%40 = shl i64 %38, 32
%41 = ashr exact i64 %40, 32
br label %50
42: ; preds = %35, %46
%43 = phi i64 [ %44, %46 ], [ %28, %35 ]
%44 = add nsw i64 %43, 1
%45 = icmp eq i64 %44, %30
br i1 %45, label %50, label %46
46: ; preds = %42
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %44
%48 = load i32, i32* %47
%49 = icmp sgt i32 %48, %6
br i1 %49, label %37, label %42
50: ; preds = %42, %37
%51 = phi i64 [ %41, %37 ], [ %30, %42 ]
%52 = phi i32 [ %39, %37 ], [ %29, %42 ]
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %51
%54 = load i32, i32* %53
br label %55
55: ; preds = %50, %27
%56 = phi i32 [ %54, %50 ], [ %32, %27 ]
%57 = phi i32 [ %52, %50 ], [ %9, %27 ]
store i32 %56, i32* %31
%58 = icmp slt i32 %57, %29
br i1 %58, label %8, label %59
59: ; preds = %55
%60 = sext i32 %57 to i64
br label %61
61: ; preds = %59, %3
%62 = phi i64 [ %60, %59 ], [ %4, %3 ]
%63 = phi i32 [ %57, %59 ], [ %1, %3 ]
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %62
store i32 %6, i32* %64
ret i32 %63
}