int partition(int *A, int low, int high, int pivot_index) {
  if (pivot_index != low) {
    {
      int tmp;
      tmp = A[low];
      A[low] = A[pivot_index];
      A[pivot_index] = tmp;
    }
  }
  pivot_index = low;
  low++;
  while (low <= high) {
    if (A[low] <= A[pivot_index]) {
      low++;
    } else if (A[high] > A[pivot_index])
      high--;
    else {
      int tmp;
      tmp = A[low];
      A[low] = A[high];
      A[high] = tmp;
    }
  }
  if (high != pivot_index) {
    int tmp;
    tmp = A[pivot_index];
    A[pivot_index] = A[high];
    A[high] = tmp;
  }
  return high;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
je     114f <partition+0x4f>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jg     11fa <partition+0xfa>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jg     1194 <partition+0x94>
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    11f5 <partition+0xf5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    11be <partition+0xbe>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    11f0 <partition+0xf0>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
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    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11f5 <partition+0xf5>
jmp    115e <partition+0x5e>
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
je     1238 <partition+0x138>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%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 -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
push   %rbx
mov    %edx,%eax
movslq %esi,%r8
cmp    %esi,%ecx
je     111b <partition+0x1b>
mov    (%rdi,%r8,4),%edx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%ebx
mov    %ebx,(%rdi,%r8,4)
mov    %edx,(%rdi,%rcx,4)
cmp    %eax,%esi
jge    1169 <partition+0x69>
lea    0x1(%rsi),%r9d
jmp    1139 <partition+0x39>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
add    $0x1,%r9d
cmp    %eax,%r9d
jg     1169 <partition+0x69>
movslq %r9d,%rdx
mov    (%rdi,%rdx,4),%r10d
mov    (%rdi,%r8,4),%ecx
cmp    %ecx,%r10d
jle    1130 <partition+0x30>
movslq %eax,%r11
mov    (%rdi,%r11,4),%ebx
cmp    %ecx,%ebx
jle    1160 <partition+0x60>
add    $0xffffffff,%eax
jmp    1134 <partition+0x34>
nopl   0x0(%rax)
mov    %ebx,(%rdi,%rdx,4)
mov    %r10d,(%rdi,%r11,4)
jmp    1134 <partition+0x34>
cmp    %esi,%eax
je     117e <partition+0x7e>
mov    (%rdi,%r8,4),%ecx
movslq %eax,%rdx
mov    (%rdi,%rdx,4),%esi
mov    %esi,(%rdi,%r8,4)
mov    %ecx,(%rdi,%rdx,4)
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @partition(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
%12 = load i32, i32* %8
%13 = load i32, i32* %6
%14 = icmp ne i32 %12, %13
br i1 %14, label %15, label %35
15: ; preds = %4
%16 = load i32*, i32** %5
%17 = load i32, i32* %6
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %16, i64 %18
%20 = load i32, i32* %19
store i32 %20, i32* %9
%21 = load i32*, i32** %5
%22 = load i32, i32* %8
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = load i32*, i32** %5
%27 = load i32, i32* %6
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 %28
store i32 %25, i32* %29
%30 = load i32, i32* %9
%31 = load i32*, i32** %5
%32 = load i32, i32* %8
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 %33
store i32 %30, i32* %34
br label %35
35: ; preds = %15, %4
%36 = load i32, i32* %6
store i32 %36, i32* %8
%37 = load i32, i32* %6
%38 = add nsw i32 %37, 1
store i32 %38, i32* %6
br label %39
39: ; preds = %94, %35
%40 = load i32, i32* %6
%41 = load i32, i32* %7
%42 = icmp sle i32 %40, %41
br i1 %42, label %43, label %95
43: ; preds = %39
%44 = load i32*, i32** %5
%45 = load i32, i32* %6
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = load i32*, i32** %5
%50 = load i32, i32* %8
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = icmp sle i32 %48, %53
br i1 %54, label %55, label %58
55: ; preds = %43
%56 = load i32, i32* %6
%57 = add nsw i32 %56, 1
store i32 %57, i32* %6
br label %94
58: ; preds = %43
%59 = load i32*, i32** %5
%60 = load i32, i32* %7
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = load i32*, i32** %5
%65 = load i32, i32* %8
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %64, i64 %66
%68 = load i32, i32* %67
%69 = icmp sgt i32 %63, %68
br i1 %69, label %70, label %73
70: ; preds = %58
%71 = load i32, i32* %7
%72 = add nsw i32 %71, -1
store i32 %72, i32* %7
br label %93
73: ; preds = %58
%74 = load i32*, i32** %5
%75 = load i32, i32* %6
%76 = sext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %74, i64 %76
%78 = load i32, i32* %77
store i32 %78, i32* %10
%79 = load i32*, i32** %5
%80 = load i32, i32* %7
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %79, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = load i32*, i32** %5
%85 = load i32, i32* %6
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %84, i64 %86
store i32 %83, i32* %87
%88 = load i32, i32* %10
%89 = load i32*, i32** %5
%90 = load i32, i32* %7
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %89, i64 %91
store i32 %88, i32* %92
br label %93
93: ; preds = %73, %70
br label %94
94: ; preds = %93, %55
br label %39
95: ; preds = %39
%96 = load i32, i32* %7
%97 = load i32, i32* %8
%98 = icmp ne i32 %96, %97
br i1 %98, label %99, label %119
99: ; preds = %95
%100 = load i32*, i32** %5
%101 = load i32, i32* %8
%102 = sext i32 %101 to i64
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %100, i64 %102
%104 = load i32, i32* %103
store i32 %104, i32* %11
%105 = load i32*, i32** %5
%106 = load i32, i32* %7
%107 = sext i32 %106 to i64
%108 = getelementptr inbounds i32, i32* %105, i64 %107
%109 = load i32, i32* %108
%110 = load i32*, i32** %5
%111 = load i32, i32* %8
%112 = sext i32 %111 to i64
%113 = getelementptr inbounds i32, i32* %110, i64 %112
store i32 %109, i32* %113
%114 = load i32, i32* %11
%115 = load i32*, i32** %5
%116 = load i32, i32* %7
%117 = sext i32 %116 to i64
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %115, i64 %117
store i32 %114, i32* %118
br label %119
119: ; preds = %99, %95
%120 = load i32, i32* %7
ret i32 %120
}

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