char *put_hex_char(char *dst, const unsigned char byte, int upper_case) {
  const char add = (upper_case ? 'A' - 10 : 'a' - 10);
  unsigned char c = (byte >> 4) & 15;
  *dst++ = (c > 9 ? c + add : c + '0');
  c = byte & 15;
  *dst++ = (c > 9 ? c + add : c + '0');
  return dst;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<put_hex_char>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %sil,%al
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %al,-0x9(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%edx
mov    $0x57,%eax
mov    $0x37,%ecx
cmp    $0x0,%edx
cmovne %ecx,%eax
mov    %al,-0x11(%rbp)
movzbl -0x9(%rbp),%eax
sar    $0x4,%eax
and    $0xf,%eax
mov    %al,-0x12(%rbp)
movzbl -0x12(%rbp),%eax
cmp    $0x9,%eax
jle    1153 <put_hex_char+0x53>
movzbl -0x12(%rbp),%eax
movsbl -0x11(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    115d <put_hex_char+0x5d>
movzbl -0x12(%rbp),%eax
add    $0x30,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,-0x8(%rbp)
mov    %cl,(%rax)
movzbl -0x9(%rbp),%eax
and    $0xf,%eax
mov    %al,-0x12(%rbp)
movzbl -0x12(%rbp),%eax
cmp    $0x9,%eax
jle    119c <put_hex_char+0x9c>
movzbl -0x12(%rbp),%eax
movsbl -0x11(%rbp),%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11a6 <put_hex_char+0xa6>
movzbl -0x12(%rbp),%eax
add    $0x30,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %al,%cl
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,-0x8(%rbp)
mov    %cl,(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<put_hex_char>:
test   %edx,%edx
sete   %al
shl    $0x5,%al
add    $0x37,%al
mov    %esi,%ecx
shr    $0x4,%cl
lea    (%rax,%rcx,1),%edx
or     $0x30,%cl
cmp    $0xa0,%sil
movzbl %dl,%edx
movzbl %cl,%ecx
cmovae %edx,%ecx
mov    %cl,(%rdi)
and    $0xf,%sil
add    %sil,%al
lea    0x30(%rsi),%ecx
cmp    $0xa,%sil
movzbl %al,%eax
movzbl %cl,%ecx
cmovae %eax,%ecx
mov    %cl,0x1(%rdi)
lea    0x2(%rdi),%rax
ret

LLVM IR (-O0):
define i8* @put_hex_char(i8* %0, i8 zeroext %1, i32 %2) {
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i8
%6 = alloca i32
%7 = alloca i8
%8 = alloca i8
store i8* %0, i8** %4
store i8 %1, i8* %5
store i32 %2, i32* %6
%9 = load i32, i32* %6
%10 = icmp ne i32 %9, 0
%11 = zext i1 %10 to i64
%12 = select i1 %10, i32 55, i32 87
%13 = trunc i32 %12 to i8
store i8 %13, i8* %7
%14 = load i8, i8* %5
%15 = zext i8 %14 to i32
%16 = ashr i32 %15, 4
%17 = and i32 %16, 15
%18 = trunc i32 %17 to i8
store i8 %18, i8* %8
%19 = load i8, i8* %8
%20 = zext i8 %19 to i32
%21 = icmp sgt i32 %20, 9
br i1 %21, label %22, label %28
22: ; preds = %3
%23 = load i8, i8* %8
%24 = zext i8 %23 to i32
%25 = load i8, i8* %7
%26 = sext i8 %25 to i32
%27 = add nsw i32 %24, %26
br label %32
28: ; preds = %3
%29 = load i8, i8* %8
%30 = zext i8 %29 to i32
%31 = add nsw i32 %30, 48
br label %32
32: ; preds = %28, %22
%33 = phi i32 [ %27, %22 ], [ %31, %28 ]
%34 = trunc i32 %33 to i8
%35 = load i8*, i8** %4
%36 = getelementptr inbounds i8, i8* %35, i32 1
store i8* %36, i8** %4
store i8 %34, i8* %35
%37 = load i8, i8* %5
%38 = zext i8 %37 to i32
%39 = and i32 %38, 15
%40 = trunc i32 %39 to i8
store i8 %40, i8* %8
%41 = load i8, i8* %8
%42 = zext i8 %41 to i32
%43 = icmp sgt i32 %42, 9
br i1 %43, label %44, label %50
44: ; preds = %32
%45 = load i8, i8* %8
%46 = zext i8 %45 to i32
%47 = load i8, i8* %7
%48 = sext i8 %47 to i32
%49 = add nsw i32 %46, %48
br label %54
50: ; preds = %32
%51 = load i8, i8* %8
%52 = zext i8 %51 to i32
%53 = add nsw i32 %52, 48
br label %54
54: ; preds = %50, %44
%55 = phi i32 [ %49, %44 ], [ %53, %50 ]
%56 = trunc i32 %55 to i8
%57 = load i8*, i8** %4
%58 = getelementptr inbounds i8, i8* %57, i32 1
store i8* %58, i8** %4
store i8 %56, i8* %57
%59 = load i8*, i8** %4
ret i8* %59
}

LLVM IR (-O2):
define i8* @put_hex_char(i8* writeonly %0, i8 zeroext %1, i32 %2) {
%4 = icmp eq i32 %2, 0
%5 = select i1 %4, i8 87, i8 55
%6 = lshr i8 %1, 4
%7 = icmp ugt i8 %1, -97
%8 = add nuw nsw i8 %5, %6
%9 = or i8 %6, 48
%10 = select i1 %7, i8 %8, i8 %9
store i8 %10, i8* %0
%11 = and i8 %1, 15
%12 = icmp ugt i8 %11, 9
%13 = add nuw nsw i8 %5, %11
%14 = or i8 %11, 48
%15 = select i1 %12, i8 %13, i8 %14
%16 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 1
%17 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 2
store i8 %15, i8* %16
ret i8* %17
}