int searchN(unsigned int *a, int x) {
  int divider = 2;
  int mid = x + x / divider;
  while (1) {
    if (a[mid] > a[mid + 1]) {
      if (a[mid + 1] == 0) {
        return mid - 1;
      } else {
        divider = divider * 2;
        mid = mid + x / divider;
      }
    } else if (a[mid] == 0) {
      divider = divider * 2;
      mid = mid - x / divider;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<searchN>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x2,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    %eax,%ecx
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x14(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
movslq %edx,%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jbe    118e <searchN+0x8e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
jne    1169 <searchN+0x69>
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
pop    %rbp
ret
mov    -0x10(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    %eax,%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11c5 <searchN+0xc5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
cmpl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
jne    11c0 <searchN+0xc0>
mov    -0x10(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    %eax,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11c5 <searchN+0xc5>
jmp    1129 <searchN+0x29>

x86 assembly (clang, -O2):
<searchN>:
mov    %esi,%r8d
mov    %esi,%ecx
shr    $0x1f,%ecx
add    %esi,%ecx
sar    %ecx
add    %esi,%ecx
mov    $0x2,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movslq %ecx,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%edx
mov    0x4(%rdi,%rax,4),%eax
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
cmp    %eax,%edx
ja     1150 <searchN+0x50>
test   %edx,%edx
jne    1130 <searchN+0x30>
add    %esi,%esi
mov    %r8d,%eax
cltd
idiv   %esi
sub    %eax,%ecx
jmp    1120 <searchN+0x20>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
test   %eax,%eax
je     1160 <searchN+0x60>
add    %esi,%esi
mov    %r8d,%eax
cltd
idiv   %esi
add    %eax,%ecx
jmp    1120 <searchN+0x20>
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,%eax
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @searchN(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = sdiv i32 %1, 2
%4 = add nsw i32 %3, %1
br label %5
5: ; preds = %26, %2
%6 = phi i32 [ 2, %2 ], [ %27, %26 ]
%7 = phi i32 [ %4, %2 ], [ %28, %26 ]
%8 = sext i32 %7 to i64
%9 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %8
%10 = load i32, i32* %9
%11 = add nsw i32 %7, 1
%12 = sext i32 %11 to i64
%13 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %12
%14 = load i32, i32* %13
%15 = icmp ugt i32 %10, %14
%16 = icmp eq i32 %10, 0
br label %17
17: ; preds = %5, %29
br i1 %15, label %18, label %29
18: ; preds = %17
%19 = icmp eq i32 %14, 0
br i1 %19, label %20, label %22
20: ; preds = %18
%21 = add nsw i32 %7, -1
ret i32 %21
22: ; preds = %18
%23 = shl nsw i32 %6, 1
%24 = sdiv i32 %1, %23
%25 = add nsw i32 %24, %7
br label %26
26: ; preds = %22, %30
%27 = phi i32 [ %31, %30 ], [ %23, %22 ]
%28 = phi i32 [ %33, %30 ], [ %25, %22 ]
br label %5
29: ; preds = %17
br i1 %16, label %30, label %17
30: ; preds = %29
%31 = shl nsw i32 %6, 1
%32 = sdiv i32 %1, %31
%33 = sub nsw i32 %7, %32
br label %26
}