char *itoa_16(unsigned int val, char *buf) {
  char *ptr, *rc;
  rc = ptr = buf;
  do {
    *ptr++ = "0123456789abcdef"[val & 0xF];
    val >>= 4;
  } while (val);
  *ptr-- = '\0';
  while (buf < ptr) {
    char tmp = *buf;
    *buf++ = *ptr;
    *ptr-- = tmp;
  }
  return rc;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<itoa_16>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
and    $0xf,%eax
mov    %eax,%eax
mov    %eax,%ecx
lea    0xed8(%rip),%rax
mov    (%rax,%rcx,1),%cl
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %cl,(%rax)
mov    -0x4(%rbp),%eax
shr    $0x4,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x4(%rbp)
jne    1117 <itoa_16+0x17>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
movb   $0x0,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
cmp    -0x18(%rbp),%rax
jae    11a8 <itoa_16+0xa8>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%al
mov    %al,-0x21(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    (%rax),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
mov    %cl,(%rax)
mov    -0x21(%rbp),%cl
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %cl,(%rax)
jmp    1161 <itoa_16+0x61>
mov    -0x20(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<itoa_16>:
mov    %rsi,%rax
mov    $0xffffffffffffffff,%rdx
mov    $0x2,%ecx
lea    0xeea(%rip),%r9
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edi,%esi
and    $0xf,%esi
movzbl (%rsi,%r9,1),%r8d
mov    %r8b,0x1(%rax,%rdx,1)
mov    %edi,%esi
shr    $0x4,%esi
add    $0x1,%rdx
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
cmp    $0xf,%edi
mov    %esi,%edi
ja     1120 <itoa_16+0x20>
movb   $0x0,0x1(%rax,%rdx,1)
test   %rdx,%rdx
je     118e <itoa_16+0x8e>
mov    (%rax),%sil
mov    %r8b,(%rax)
mov    %sil,(%rax,%rdx,1)
cmp    $0x3,%rdx
jb     118e <itoa_16+0x8e>
mov    %rax,%rdx
sub    %rcx,%rdx
lea    0x2(%rax),%rcx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movzbl (%rdx),%esi
movzbl -0x1(%rcx),%edi
mov    %sil,-0x1(%rcx)
mov    %dil,(%rdx)
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
lea    0x1(%rcx),%rsi
cmp    %rdx,%rcx
mov    %rsi,%rcx
jb     1170 <itoa_16+0x70>
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [17 x i8] c"0123456789abcdef\00"
define i8* @itoa_16(i32 %0, i8* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i8
store i32 %0, i32* %3
store i8* %1, i8** %4
%8 = load i8*, i8** %4
store i8* %8, i8** %5
store i8* %8, i8** %6
br label %9
9: ; preds = %19, %2
%10 = load i32, i32* %3
%11 = and i32 %10, 15
%12 = zext i32 %11 to i64
%13 = getelementptr inbounds [17 x i8], [17 x i8]* @.str, i64 0, i64 %12
%14 = load i8, i8* %13
%15 = load i8*, i8** %5
%16 = getelementptr inbounds i8, i8* %15, i32 1
store i8* %16, i8** %5
store i8 %14, i8* %15
%17 = load i32, i32* %3
%18 = lshr i32 %17, 4
store i32 %18, i32* %3
br label %19
19: ; preds = %9
%20 = load i32, i32* %3
%21 = icmp ne i32 %20, 0
br i1 %21, label %9, label %22
22: ; preds = %19
%23 = load i8*, i8** %5
%24 = getelementptr inbounds i8, i8* %23, i32 -1
store i8* %24, i8** %5
store i8 0, i8* %23
br label %25
25: ; preds = %29, %22
%26 = load i8*, i8** %4
%27 = load i8*, i8** %5
%28 = icmp ult i8* %26, %27
br i1 %28, label %29, label %39
29: ; preds = %25
%30 = load i8*, i8** %4
%31 = load i8, i8* %30
store i8 %31, i8* %7
%32 = load i8*, i8** %5
%33 = load i8, i8* %32
%34 = load i8*, i8** %4
%35 = getelementptr inbounds i8, i8* %34, i32 1
store i8* %35, i8** %4
store i8 %33, i8* %34
%36 = load i8, i8* %7
%37 = load i8*, i8** %5
%38 = getelementptr inbounds i8, i8* %37, i32 -1
store i8* %38, i8** %5
store i8 %36, i8* %37
br label %25
39: ; preds = %25
%40 = load i8*, i8** %6
ret i8* %40
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [17 x i8] c"0123456789abcdef\00"
define i8* @itoa_16(i32 %0, i8* returned %1) {
br label %3
3: ; preds = %3, %2
%4 = phi i64 [ 0, %2 ], [ %11, %3 ]
%5 = phi i32 [ %0, %2 ], [ %12, %3 ]
%6 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %4
%7 = and i32 %5, 15
%8 = zext i32 %7 to i64
%9 = getelementptr inbounds [17 x i8], [17 x i8]* @.str, i64 0, i64 %8
%10 = load i8, i8* %9
%11 = add nuw nsw i64 %4, 1
store i8 %10, i8* %6
%12 = lshr i32 %5, 4
%13 = icmp ult i32 %5, 16
br i1 %13, label %14, label %3
14: ; preds = %3
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %4
%16 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %11
store i8 0, i8* %16
%17 = icmp eq i64 %4, 0
br i1 %17, label %33, label %18
18: ; preds = %14
%19 = load i8, i8* %1
store i8 %10, i8* %1
store i8 %19, i8* %15
%20 = icmp ugt i64 %4, 2
br i1 %20, label %21, label %33
21: ; preds = %18
%22 = add nsw i64 %4, -1
%23 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %22
%24 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 1
br label %25
25: ; preds = %21, %25
%26 = phi i8* [ %23, %21 ], [ %31, %25 ]
%27 = phi i8* [ %24, %21 ], [ %30, %25 ]
%28 = load i8, i8* %26
%29 = load i8, i8* %27
%30 = getelementptr inbounds i8, i8* %27, i64 1
store i8 %28, i8* %27
%31 = getelementptr inbounds i8, i8* %26, i64 -1
store i8 %29, i8* %26
%32 = icmp ult i8* %30, %31
br i1 %32, label %25, label %33
33: ; preds = %25, %18, %14
ret i8* %1
}