char *itoa(unsigned long long val, int base) {
  static char buf[32] = {0};
  int i = 30;
  for (; val && i; --i, val /= base) {
    buf[i] = "0123456789ABCDEF"[val % base];
  }
  return &buf[i + 1];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<itoa>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x1e,-0x10(%rbp)
xor    %eax,%eax
cmpq   $0x0,-0x8(%rbp)
mov    %al,-0x11(%rbp)
je     112c <itoa+0x2c>
cmpl   $0x0,-0x10(%rbp)
setne  %al
mov    %al,-0x11(%rbp)
mov    -0x11(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    113c <itoa+0x3c>
jmp    1180 <itoa+0x80>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
lea    0xeb0(%rip),%rax
mov    (%rax,%rdx,1),%dl
movslq -0x10(%rbp),%rcx
lea    0x2ed2(%rip),%rax
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    -0x8(%rbp),%rax
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1112 <itoa+0x12>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
movslq %eax,%rcx
lea    0x2ea0(%rip),%rax
add    %rcx,%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<itoa>:
test   %rdi,%rdi
je     1167 <itoa+0x67>
movslq %esi,%r8
mov    $0x1f,%ecx
lea    0xeec(%rip),%r9
lea    0x2f15(%rip),%r10
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rdi,%rax
or     %r8,%rax
shr    $0x20,%rax
je     1140 <itoa+0x40>
mov    %rdi,%rax
xor    %edx,%edx
div    %r8
jmp    1146 <itoa+0x46>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edi,%eax
xor    %edx,%edx
div    %esi
movzbl (%rdx,%r9,1),%edx
mov    %dl,-0x1(%rcx,%r10,1)
lea    -0x1(%rcx),%rdx
cmp    %r8,%rdi
jb     116c <itoa+0x6c>
mov    %rax,%rdi
cmp    $0x2,%rcx
mov    %rdx,%rcx
jne    1120 <itoa+0x20>
jmp    116c <itoa+0x6c>
mov    $0x1f,%edx
lea    0x2ebd(%rip),%rax
add    %rdx,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
@itoa.buf = internal global [32 x i8] zeroinitializer
@.str = [17 x i8] c"0123456789ABCDEF\00"
define i8* @itoa(i64 %0, i32 %1) {
%3 = alloca i64
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
store i64 %0, i64* %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 30, i32* %5
br label %6
6: ; preds = %24, %2
%7 = load i64, i64* %3
%8 = icmp ne i64 %7, 0
br i1 %8, label %9, label %12
9: ; preds = %6
%10 = load i32, i32* %5
%11 = icmp ne i32 %10, 0
br label %12
12: ; preds = %9, %6
%13 = phi i1 [ false, %6 ], [ %11, %9 ]
br i1 %13, label %14, label %31
14: ; preds = %12
%15 = load i64, i64* %3
%16 = load i32, i32* %4
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = urem i64 %15, %17
%19 = getelementptr inbounds [17 x i8], [17 x i8]* @.str, i64 0, i64 %18
%20 = load i8, i8* %19
%21 = load i32, i32* %5
%22 = sext i32 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds [32 x i8], [32 x i8]* @itoa.buf, i64 0, i64 %22
store i8 %20, i8* %23
br label %24
24: ; preds = %14
%25 = load i32, i32* %5
%26 = add nsw i32 %25, -1
store i32 %26, i32* %5
%27 = load i32, i32* %4
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = load i64, i64* %3
%30 = udiv i64 %29, %28
store i64 %30, i64* %3
br label %6
31: ; preds = %12
%32 = load i32, i32* %5
%33 = add nsw i32 %32, 1
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds [32 x i8], [32 x i8]* @itoa.buf, i64 0, i64 %34
ret i8* %35
}

LLVM IR (-O2):
@itoa.buf = internal global [32 x i8] zeroinitializer
@.str = [17 x i8] c"0123456789ABCDEF\00"
define i8* @itoa(i64 %0, i32 %1) {
%3 = icmp eq i64 %0, 0
br i1 %3, label %21, label %4
4: ; preds = %2
%5 = sext i32 %1 to i64
br label %6
6: ; preds = %4, %6
%7 = phi i64 [ 30, %4 ], [ %13, %6 ]
%8 = phi i64 [ %0, %4 ], [ %14, %6 ]
%9 = urem i64 %8, %5
%10 = getelementptr inbounds [17 x i8], [17 x i8]* @.str, i64 0, i64 %9
%11 = load i8, i8* %10
%12 = getelementptr inbounds [32 x i8], [32 x i8]* @itoa.buf, i64 0, i64 %7
store i8 %11, i8* %12
%13 = add nsw i64 %7, -1
%14 = udiv i64 %8, %5
%15 = icmp uge i64 %8, %5
%16 = icmp ne i64 %13, 0
%17 = select i1 %15, i1 %16, i1 false
br i1 %17, label %6, label %18
18: ; preds = %6
%19 = shl i64 %7, 32
%20 = ashr exact i64 %19, 32
br label %21
21: ; preds = %18, %2
%22 = phi i64 [ 31, %2 ], [ %20, %18 ]
%23 = getelementptr inbounds [32 x i8], [32 x i8]* @itoa.buf, i64 0, i64 %22
ret i8* %23
}