int partition(int *arr, int start, int end) {
  int q = end;
  for (int i = start; i < end; i++) {
    if (arr[i] > arr[q] && q >= i) {
      int temp = arr[q];
      arr[q] = arr[i];
      arr[i] = temp;
      q = i;
    } else if (arr[i] < arr[q] && q <= i) {
      int temp = arr[q];
      arr[q] = arr[i];
      arr[i] = temp;
      q = i;
    }
  }
  return q;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    1203 <partition+0x103>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    118b <partition+0x8b>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jl     118b <partition+0x8b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11f0 <partition+0xf0>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    11eb <partition+0xeb>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     11eb <partition+0xeb>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11f0 <partition+0xf0>
jmp    11f5 <partition+0xf5>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    111a <partition+0x1a>
mov    -0x14(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
mov    %edx,%eax
cmp    %edx,%esi
jge    1142 <partition+0x42>
movslq %esi,%rcx
movslq %eax,%r8
jmp    1122 <partition+0x22>
xchg   %ax,%ax
mov    %r9d,(%rdi,%rdx,4)
mov    %esi,(%rdi,%rcx,4)
mov    %ecx,%eax
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r8
je     1142 <partition+0x42>
mov    (%rdi,%rcx,4),%r9d
movslq %eax,%rdx
mov    (%rdi,%rdx,4),%esi
cmp    %esi,%r9d
jle    1136 <partition+0x36>
cmp    %rdx,%rcx
jle    1110 <partition+0x10>
cmp    %esi,%r9d
jge    1119 <partition+0x19>
cmp    %rdx,%rcx
jge    1110 <partition+0x10>
jmp    1119 <partition+0x19>
ret

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
%10 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%11 = load i32, i32* %6
store i32 %11, i32* %7
%12 = load i32, i32* %5
store i32 %12, i32* %8
br label %13
13: ; preds = %93, %3
%14 = load i32, i32* %8
%15 = load i32, i32* %6
%16 = icmp slt i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %96
17: ; preds = %13
%18 = load i32*, i32** %4
%19 = load i32, i32* %8
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = load i32*, i32** %4
%24 = load i32, i32* %7
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i32, i32* %23, i64 %25
%27 = load i32, i32* %26
%28 = icmp sgt i32 %22, %27
br i1 %28, label %29, label %54
29: ; preds = %17
%30 = load i32, i32* %7
%31 = load i32, i32* %8
%32 = icmp sge i32 %30, %31
br i1 %32, label %33, label %54
33: ; preds = %29
%34 = load i32*, i32** %4
%35 = load i32, i32* %7
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %34, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
store i32 %38, i32* %9
%39 = load i32*, i32** %4
%40 = load i32, i32* %8
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %39, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = load i32*, i32** %4
%45 = load i32, i32* %7
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %46
store i32 %43, i32* %47
%48 = load i32, i32* %9
%49 = load i32*, i32** %4
%50 = load i32, i32* %8
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
store i32 %48, i32* %52
%53 = load i32, i32* %8
store i32 %53, i32* %7
br label %92
54: ; preds = %29, %17
%55 = load i32*, i32** %4
%56 = load i32, i32* %8
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %55, i64 %57
%59 = load i32, i32* %58
%60 = load i32*, i32** %4
%61 = load i32, i32* %7
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %62
%64 = load i32, i32* %63
%65 = icmp slt i32 %59, %64
br i1 %65, label %66, label %91
66: ; preds = %54
%67 = load i32, i32* %7
%68 = load i32, i32* %8
%69 = icmp sle i32 %67, %68
br i1 %69, label %70, label %91
70: ; preds = %66
%71 = load i32*, i32** %4
%72 = load i32, i32* %7
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %71, i64 %73
%75 = load i32, i32* %74
store i32 %75, i32* %10
%76 = load i32*, i32** %4
%77 = load i32, i32* %8
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %76, i64 %78
%80 = load i32, i32* %79
%81 = load i32*, i32** %4
%82 = load i32, i32* %7
%83 = sext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 %83
store i32 %80, i32* %84
%85 = load i32, i32* %10
%86 = load i32*, i32** %4
%87 = load i32, i32* %8
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %86, i64 %88
store i32 %85, i32* %89
%90 = load i32, i32* %8
store i32 %90, i32* %7
br label %91
91: ; preds = %70, %66, %54
br label %92
92: ; preds = %91, %33
br label %93
93: ; preds = %92
%94 = load i32, i32* %8
%95 = add nsw i32 %94, 1
store i32 %95, i32* %8
br label %13
96: ; preds = %13
%97 = load i32, i32* %7
ret i32 %97
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @partition(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp slt i32 %1, %2
br i1 %4, label %5, label %8
5: ; preds = %3
%6 = sext i32 %1 to i64
%7 = sext i32 %2 to i64
br label %10
8: ; preds = %27, %3
%9 = phi i32 [ %2, %3 ], [ %28, %27 ]
ret i32 %9
10: ; preds = %5, %27
%11 = phi i64 [ %6, %5 ], [ %29, %27 ]
%12 = phi i32 [ %2, %5 ], [ %28, %27 ]
%13 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %11
%14 = load i32, i32* %13
%15 = sext i32 %12 to i64
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %15
%17 = load i32, i32* %16
%18 = icmp sle i32 %14, %17
%19 = icmp sgt i64 %11, %15
%20 = select i1 %18, i1 true, i1 %19
%21 = trunc i64 %11 to i32
br i1 %20, label %22, label %26
22: ; preds = %10
%23 = icmp sge i32 %14, %17
%24 = icmp slt i64 %11, %15
%25 = select i1 %23, i1 true, i1 %24
br i1 %25, label %27, label %26
26: ; preds = %22, %10
store i32 %14, i32* %16
store i32 %17, i32* %13
br label %27
27: ; preds = %26, %22
%28 = phi i32 [ %12, %22 ], [ %21, %26 ]
%29 = add nsw i64 %11, 1
%30 = icmp eq i64 %29, %7
br i1 %30, label %8, label %10
}