char *itoa(unsigned short val) {
  static char buf[4] = {0};
  unsigned char i = 30;
  for (; val && i; --i, val /= 10)
    buf[i] = "0123456789"[val % 10];
  return &buf[i + 1];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<itoa>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %di,%ax
mov    %ax,-0x2(%rbp)
movb   $0x1e,-0x3(%rbp)
movzwl -0x2(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    $0x0,%ecx
mov    %al,-0x4(%rbp)
je     112e <itoa+0x2e>
movzbl -0x3(%rbp),%eax
cmp    $0x0,%eax
setne  %al
mov    %al,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    113e <itoa+0x3e>
jmp    1184 <itoa+0x84>
movzwl -0x2(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
movslq %edx,%rcx
lea    0xeac(%rip),%rax
mov    (%rax,%rcx,1),%dl
movzbl -0x3(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
lea    0x2ebd(%rip),%rax
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x3(%rbp),%al
add    $0xff,%al
mov    %al,-0x3(%rbp)
movzwl -0x2(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %ax,-0x2(%rbp)
jmp    110f <itoa+0xf>
movzbl -0x3(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
movslq %eax,%rcx
lea    0x2e8c(%rip),%rax
add    %rcx,%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<itoa>:
test   %edi,%edi
je     1158 <itoa+0x58>
mov    $0x1f,%eax
lea    0xef0(%rip),%r8
lea    0x2f0a(%rip),%r9
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movzwl %di,%edx
imul   $0xcccd,%edx,%esi
shr    $0x13,%esi
lea    (%rsi,%rsi,1),%ecx
lea    (%rcx,%rcx,4),%ecx
sub    %ecx,%edi
movzwl %di,%ecx
movzbl (%rcx,%r8,1),%ecx
mov    %cl,-0x1(%rax,%r9,1)
lea    -0x1(%rax),%rcx
cmp    $0xa,%dx
jb     115d <itoa+0x5d>
mov    %esi,%edi
cmp    $0x2,%rax
mov    %rcx,%rax
jne    1120 <itoa+0x20>
jmp    115d <itoa+0x5d>
mov    $0x1f,%ecx
lea    0x2ebd(%rip),%rax
add    %rcx,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
@itoa.buf = internal global [4 x i8] zeroinitializer
@.str = [11 x i8] c"0123456789\00"
define i8* @itoa(i16 zeroext %0) {
%2 = alloca i16
%3 = alloca i8
store i16 %0, i16* %2
store i8 30, i8* %3
br label %4
4: ; preds = %24, %1
%5 = load i16, i16* %2
%6 = zext i16 %5 to i32
%7 = icmp ne i32 %6, 0
br i1 %7, label %8, label %12
8: ; preds = %4
%9 = load i8, i8* %3
%10 = zext i8 %9 to i32
%11 = icmp ne i32 %10, 0
br label %12
12: ; preds = %8, %4
%13 = phi i1 [ false, %4 ], [ %11, %8 ]
br i1 %13, label %14, label %31
14: ; preds = %12
%15 = load i16, i16* %2
%16 = zext i16 %15 to i32
%17 = srem i32 %16, 10
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str, i64 0, i64 %18
%20 = load i8, i8* %19
%21 = load i8, i8* %3
%22 = zext i8 %21 to i64
%23 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* @itoa.buf, i64 0, i64 %22
store i8 %20, i8* %23
br label %24
24: ; preds = %14
%25 = load i8, i8* %3
%26 = add i8 %25, -1
store i8 %26, i8* %3
%27 = load i16, i16* %2
%28 = zext i16 %27 to i32
%29 = sdiv i32 %28, 10
%30 = trunc i32 %29 to i16
store i16 %30, i16* %2
br label %4
31: ; preds = %12
%32 = load i8, i8* %3
%33 = zext i8 %32 to i32
%34 = add nsw i32 %33, 1
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* @itoa.buf, i64 0, i64 %35
ret i8* %36
}

LLVM IR (-O2):
@itoa.buf = internal global [4 x i8] zeroinitializer
@.str = [11 x i8] c"0123456789\00"
define i8* @itoa(i16 zeroext %0) {
%2 = icmp eq i16 %0, 0
br i1 %2, label %19, label %3
3: ; preds = %1, %3
%4 = phi i64 [ %11, %3 ], [ 30, %1 ]
%5 = phi i16 [ %12, %3 ], [ %0, %1 ]
%6 = urem i16 %5, 10
%7 = zext i16 %6 to i64
%8 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str, i64 0, i64 %7
%9 = load i8, i8* %8
%10 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* @itoa.buf, i64 0, i64 %4
store i8 %9, i8* %10
%11 = add nsw i64 %4, -1
%12 = udiv i16 %5, 10
%13 = icmp ugt i16 %5, 9
%14 = icmp ne i64 %11, 0
%15 = select i1 %13, i1 %14, i1 false
br i1 %15, label %3, label %16
16: ; preds = %3
%17 = and i64 %11, 255
%18 = add nuw nsw i64 %17, 1
br label %19
19: ; preds = %16, %1
%20 = phi i64 [ 31, %1 ], [ %18, %16 ]
%21 = getelementptr inbounds [4 x i8], [4 x i8]* @itoa.buf, i64 0, i64 %20
ret i8* %21
}