void shell_sort(int *A, int N) {
  int h = 1;
  while (h < N / 3) {
    h = 3 * h + 1;
  }
  while (h >= 1) {
    for (int i = h; i < N; ++i) {
      for (int j = i; j >= h && A[j] <= A[j - h]; j -= h) {
        int temp = A[j];
        A[j] = A[j - h];
        A[j - h] = temp;
      }
    }
    h = h / 3;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<shell_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x1,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x3,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    %ecx,%eax
jge    113f <shell_sort+0x3f>
imul   $0x3,-0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1112 <shell_sort+0x12>
jmp    1144 <shell_sort+0x44>
cmpl   $0x1,-0x10(%rbp)
jl     121a <shell_sort+0x11a>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1207 <shell_sort+0x107>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x21(%rbp)
jl     1198 <shell_sort+0x98>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x18(%rbp),%edx
sub    -0x10(%rbp),%edx
movslq %edx,%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x21(%rbp)
mov    -0x21(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11a8 <shell_sort+0xa8>
jmp    11f4 <shell_sort+0xf4>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    -0x10(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    -0x10(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1166 <shell_sort+0x66>
jmp    11f9 <shell_sort+0xf9>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1154 <shell_sort+0x54>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    $0x3,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1144 <shell_sort+0x44>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<shell_sort>:
mov    $0x1,%r10d
cmp    $0x6,%esi
jl     1170 <shell_sort+0x70>
movslq %esi,%rax
imul   $0x55555556,%rax,%rcx
mov    %rcx,%rax
shr    $0x3f,%rax
shr    $0x20,%rcx
add    %eax,%ecx
mov    $0x1,%r10d
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r10d,%eax
lea    (%rax,%rax,2),%r10d
add    $0x1,%r10d
cmp    %ecx,%r10d
jl     1130 <shell_sort+0x30>
test   %eax,%eax
jns    1170 <shell_sort+0x70>
ret
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movslq %r10d,%rax
imul   $0x55555556,%rax,%rax
mov    %rax,%rcx
shr    $0x3f,%rcx
shr    $0x20,%rax
add    %ecx,%eax
cmp    $0x2,%r10d
mov    %eax,%r10d
jle    1144 <shell_sort+0x44>
cmp    %esi,%r10d
jge    1150 <shell_sort+0x50>
xor    %r8d,%r8d
mov    %r10d,%r9d
jmp    118d <shell_sort+0x8d>
nopl   (%rax)
add    $0x1,%r9d
add    $0x1,%r8d
cmp    %esi,%r9d
je     1150 <shell_sort+0x50>
cmp    %r10d,%r9d
jl     1180 <shell_sort+0x80>
movslq %r9d,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%r11d
mov    %r8d,%edx
nopl   0x0(%rax)
movslq %edx,%rdx
mov    (%rdi,%rdx,4),%eax
cmp    %eax,%r11d
jg     1180 <shell_sort+0x80>
lea    (%r10,%rdx,1),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %eax,(%rdi,%rcx,4)
mov    %r11d,(%rdi,%rdx,4)
sub    %r10d,%edx
jge    11a0 <shell_sort+0xa0>
jmp    1180 <shell_sort+0x80>

LLVM IR (-O0):
define void @shell_sort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 1, i32* %5
br label %9
9: ; preds = %14, %2
%10 = load i32, i32* %5
%11 = load i32, i32* %4
%12 = sdiv i32 %11, 3
%13 = icmp slt i32 %10, %12
br i1 %13, label %14, label %18
14: ; preds = %9
%15 = load i32, i32* %5
%16 = mul nsw i32 3, %15
%17 = add nsw i32 %16, 1
store i32 %17, i32* %5
br label %9
18: ; preds = %9
br label %19
19: ; preds = %82, %18
%20 = load i32, i32* %5
%21 = icmp sge i32 %20, 1
br i1 %21, label %22, label %85
22: ; preds = %19
%23 = load i32, i32* %5
store i32 %23, i32* %6
br label %24
24: ; preds = %79, %22
%25 = load i32, i32* %6
%26 = load i32, i32* %4
%27 = icmp slt i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %82
28: ; preds = %24
%29 = load i32, i32* %6
store i32 %29, i32* %7
br label %30
30: ; preds = %74, %28
%31 = load i32, i32* %7
%32 = load i32, i32* %5
%33 = icmp sge i32 %31, %32
br i1 %33, label %34, label %48
34: ; preds = %30
%35 = load i32*, i32** %3
%36 = load i32, i32* %7
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = load i32*, i32** %3
%41 = load i32, i32* %7
%42 = load i32, i32* %5
%43 = sub nsw i32 %41, %42
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
%47 = icmp sle i32 %39, %46
br label %48
48: ; preds = %34, %30
%49 = phi i1 [ false, %30 ], [ %47, %34 ]
br i1 %49, label %50, label %78
50: ; preds = %48
%51 = load i32*, i32** %3
%52 = load i32, i32* %7
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
store i32 %55, i32* %8
%56 = load i32*, i32** %3
%57 = load i32, i32* %7
%58 = load i32, i32* %5
%59 = sub nsw i32 %57, %58
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %56, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = load i32*, i32** %3
%64 = load i32, i32* %7
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 %65
store i32 %62, i32* %66
%67 = load i32, i32* %8
%68 = load i32*, i32** %3
%69 = load i32, i32* %7
%70 = load i32, i32* %5
%71 = sub nsw i32 %69, %70
%72 = sext i32 %71 to i64
%73 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 %72
store i32 %67, i32* %73
br label %74
74: ; preds = %50
%75 = load i32, i32* %5
%76 = load i32, i32* %7
%77 = sub nsw i32 %76, %75
store i32 %77, i32* %7
br label %30
78: ; preds = %48
br label %79
79: ; preds = %78
%80 = load i32, i32* %6
%81 = add nsw i32 %80, 1
store i32 %81, i32* %6
br label %24
82: ; preds = %24
%83 = load i32, i32* %5
%84 = sdiv i32 %83, 3
store i32 %84, i32* %5
br label %19
85: ; preds = %19
ret void
}

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