void josephus(int arr[], int num, int start, int step) {
  int i, j, target, temp;
  target = start;
  for (i = 0; i < num; i++)
    arr[i] = i + 1;
  for (i = num; i >= 2; i--) {
    target = (target + step - 1) % i;
    if (target == 0)
      target = i;
    temp = arr[target - 1];
    for (j = target; j <= i - 1; j++)
      arr[j - 1] = arr[j];
    arr[i - 1] = temp;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<josephus>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    1149 <josephus+0x49>
mov    -0x18(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    111e <josephus+0x1e>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
cmpl   $0x2,-0x18(%rbp)
jl     11ed <josephus+0xed>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltd
idivl  -0x18(%rbp)
mov    %edx,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x20(%rbp)
jne    1179 <josephus+0x79>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jg     11cc <josephus+0xcc>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1192 <josephus+0x92>
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    114f <josephus+0x4f>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<josephus>:
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
test   %esi,%esi
jle    131f <josephus+0x21f>
mov    %esi,%r8d
cmp    $0x8,%esi
jae    111d <josephus+0x1d>
xor    %r10d,%r10d
jmp    1200 <josephus+0x100>
mov    %r8d,%r10d
and    $0xfffffff8,%r10d
lea    -0x8(%r10),%rax
mov    %rax,%r9
shr    $0x3,%r9
add    $0x1,%r9
test   %rax,%rax
je     1325 <josephus+0x225>
mov    %r9,%r11
and    $0xfffffffffffffffe,%r11
movaps 0xec6(%rip),%xmm1
movaps 0xecf(%rip),%xmm0
xor    %eax,%eax
pcmpeqd %xmm8,%xmm8
movdqa 0xecf(%rip),%xmm9
movdqa 0xed7(%rip),%xmm4
movdqa 0xedf(%rip),%xmm5
movdqa 0xee7(%rip),%xmm6
nopl   0x0(%rax)
movaps %xmm0,%xmm7
shufps $0x88,%xmm1,%xmm7
movaps %xmm7,%xmm2
psubd  %xmm8,%xmm2
movaps %xmm7,%xmm3
paddd  %xmm9,%xmm3
movdqu %xmm2,(%rdi,%rax,4)
movdqu %xmm3,0x10(%rdi,%rax,4)
movaps %xmm7,%xmm2
paddd  %xmm4,%xmm2
paddd  %xmm5,%xmm7
movdqu %xmm2,0x20(%rdi,%rax,4)
movdqu %xmm7,0x30(%rdi,%rax,4)
add    $0x10,%rax
paddq  %xmm6,%xmm0
paddq  %xmm6,%xmm1
add    $0xfffffffffffffffe,%r11
jne    1180 <josephus+0x80>
shufps $0x88,%xmm1,%xmm0
test   $0x1,%r9b
je     11f3 <josephus+0xf3>
pcmpeqd %xmm1,%xmm1
movaps %xmm0,%xmm2
psubd  %xmm1,%xmm2
paddd  0xe48(%rip),%xmm0
movdqu %xmm2,(%rdi,%rax,4)
movdqu %xmm0,0x10(%rdi,%rax,4)
cmp    %r8,%r10
je     1210 <josephus+0x110>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
lea    0x1(%r10),%rax
mov    %eax,(%rdi,%r10,4)
mov    %rax,%r10
cmp    %rax,%r8
jne    1200 <josephus+0x100>
cmp    $0x2,%esi
jl     131f <josephus+0x21f>
add    $0xffffffff,%ecx
jmp    1236 <josephus+0x136>
xchg   %ax,%ax
mov    %r9d,-0x4(%rdi,%r8,4)
lea    -0x1(%r8),%rax
cmp    $0x2,%r8
mov    %rax,%r8
jle    131f <josephus+0x21f>
add    %ecx,%edx
mov    %edx,%eax
cltd
idiv   %r8d
test   %edx,%edx
cmove  %r8d,%edx
movslq %edx,%rsi
mov    -0x4(%rdi,%rsi,4),%r9d
mov    %r8,%r14
sub    %rsi,%r14
jle    1220 <josephus+0x120>
cmp    $0x8,%r14
jb     1300 <josephus+0x200>
mov    %r14,%r10
and    $0xfffffffffffffff8,%r10
lea    -0x8(%r10),%rax
mov    %rax,%r11
shr    $0x3,%r11
add    $0x1,%r11
test   %rax,%rax
je     1315 <josephus+0x215>
lea    (%rdi,%rsi,4),%rax
mov    %r11,%r15
and    $0xfffffffffffffffe,%r15
xor    %ebx,%ebx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movdqu (%rax,%rbx,4),%xmm0
movdqu 0x10(%rax,%rbx,4),%xmm1
movdqu 0x20(%rax,%rbx,4),%xmm2
movdqu 0x30(%rax,%rbx,4),%xmm3
movdqu %xmm0,-0x4(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm1,0xc(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm2,0x1c(%rax,%rbx,4)
movdqu %xmm3,0x2c(%rax,%rbx,4)
add    $0x10,%rbx
add    $0xfffffffffffffffe,%r15
jne    1290 <josephus+0x190>
test   $0x1,%r11b
je     12e9 <josephus+0x1e9>
add    %rsi,%rbx
movdqu (%rdi,%rbx,4),%xmm0
movdqu 0x10(%rdi,%rbx,4),%xmm1
movdqu %xmm0,-0x4(%rdi,%rbx,4)
movdqu %xmm1,0xc(%rdi,%rbx,4)
cmp    %r10,%r14
je     1220 <josephus+0x120>
add    %r10,%rsi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    (%rdi,%rsi,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rdi,%rsi,4)
add    $0x1,%rsi
cmp    %r8,%rsi
jl     1300 <josephus+0x200>
jmp    1220 <josephus+0x120>
xor    %ebx,%ebx
test   $0x1,%r11b
jne    12cf <josephus+0x1cf>
jmp    12e9 <josephus+0x1e9>
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
ret
movaps 0xcd4(%rip),%xmm0
xor    %eax,%eax
test   $0x1,%r9b
jne    11d5 <josephus+0xd5>
jmp    11f3 <josephus+0xf3>

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

LLVM IR (-O2):
define void @josephus(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %5, label %6, label %162
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %1 to i64
%8 = icmp ult i32 %1, 8
br i1 %8, label %59, label %9
9: ; preds = %6
%10 = and i64 %7, 4294967288
%11 = add nsw i64 %10, -8
%12 = lshr exact i64 %11, 3
%13 = add nuw nsw i64 %12, 1
%14 = and i64 %13, 1
%15 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %15, label %46, label %16
16: ; preds = %9
%17 = and i64 %13, 4611686018427387902
br label %18
18: ; preds = %18, %16
%19 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %40, %18 ]
%20 = phi <4 x i64> [ <i64 0, i64 1, i64 2, i64 3>, %16 ], [ %41, %18 ]
%21 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %42, %18 ]
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %19
%23 = trunc <4 x i64> %20 to <4 x i32>
%24 = add <4 x i32> %23, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%25 = trunc <4 x i64> %20 to <4 x i32>
%26 = add <4 x i32> %25, <i32 5, i32 5, i32 5, i32 5>
%27 = bitcast i32* %22 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %24, <4 x i32>* %27
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 4
%29 = bitcast i32* %28 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %26, <4 x i32>* %29
%30 = or i64 %19, 8
%31 = add <4 x i64> %20, <i64 8, i64 8, i64 8, i64 8>
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %30
%33 = trunc <4 x i64> %31 to <4 x i32>
%34 = add <4 x i32> %33, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%35 = trunc <4 x i64> %31 to <4 x i32>
%36 = add <4 x i32> %35, <i32 5, i32 5, i32 5, i32 5>
%37 = bitcast i32* %32 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %34, <4 x i32>* %37
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 4
%39 = bitcast i32* %38 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %36, <4 x i32>* %39
%40 = add nuw i64 %19, 16
%41 = add <4 x i64> %20, <i64 16, i64 16, i64 16, i64 16>
%42 = add i64 %21, 2
%43 = icmp eq i64 %42, %17
br i1 %43, label %44, label %18
44: ; preds = %18
%45 = trunc <4 x i64> %41 to <4 x i32>
br label %46
46: ; preds = %44, %9
%47 = phi i64 [ 0, %9 ], [ %40, %44 ]
%48 = phi <4 x i32> [ <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>, %9 ], [ %45, %44 ]
%49 = icmp eq i64 %14, 0
br i1 %49, label %57, label %50
50: ; preds = %46
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %47
%52 = add <4 x i32> %48, <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>
%53 = add <4 x i32> %48, <i32 5, i32 5, i32 5, i32 5>
%54 = bitcast i32* %51 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %52, <4 x i32>* %54
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 4
%56 = bitcast i32* %55 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %53, <4 x i32>* %56
br label %57
57: ; preds = %46, %50
%58 = icmp eq i64 %10, %7
br i1 %58, label %61, label %59
59: ; preds = %6, %57
%60 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %10, %57 ]
br label %66
61: ; preds = %66, %57
%62 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %62, label %63, label %162
63: ; preds = %61
%64 = add i32 %3, -1
%65 = zext i32 %1 to i64
br label %72
66: ; preds = %59, %66
%67 = phi i64 [ %68, %66 ], [ %60, %59 ]
%68 = add nuw nsw i64 %67, 1
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %67
%70 = trunc i64 %68 to i32
store i32 %70, i32* %69
%71 = icmp eq i64 %68, %7
br i1 %71, label %61, label %66
72: ; preds = %63, %158
%73 = phi i64 [ %65, %63 ], [ %159, %158 ]
%74 = phi i32 [ %2, %63 ], [ %79, %158 ]
%75 = add i32 %64, %74
%76 = trunc i64 %73 to i32
%77 = srem i32 %75, %76
%78 = icmp eq i32 %77, 0
%79 = select i1 %78, i32 %76, i32 %77
%80 = add nsw i32 %79, -1
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = sext i32 %79 to i64
%85 = icmp sgt i64 %73, %84
br i1 %85, label %86, label %158
86: ; preds = %72
%87 = sub i64 %73, %84
%88 = icmp ult i64 %87, 8
br i1 %88, label %148, label %89
89: ; preds = %86
%90 = and i64 %87, -8
%91 = add i64 %90, %84
%92 = add i64 %90, -8
%93 = lshr exact i64 %92, 3
%94 = add nuw nsw i64 %93, 1
%95 = and i64 %94, 1
%96 = icmp eq i64 %92, 0
br i1 %96, label %130, label %97
97: ; preds = %89
%98 = and i64 %94, 4611686018427387902
br label %99
99: ; preds = %99, %97
%100 = phi i64 [ 0, %97 ], [ %127, %99 ]
%101 = phi i64 [ 0, %97 ], [ %128, %99 ]
%102 = add i64 %100, %84
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %102
%104 = bitcast i32* %103 to <4 x i32>*
%105 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %104
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %103, i64 4
%107 = bitcast i32* %106 to <4 x i32>*
%108 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %107
%109 = add nsw i64 %102, -1
%110 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %109
%111 = bitcast i32* %110 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %105, <4 x i32>* %111
%112 = getelementptr inbounds i32, i32* %110, i64 4
%113 = bitcast i32* %112 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %108, <4 x i32>* %113
%114 = or i64 %100, 8
%115 = add i64 %114, %84
%116 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %115
%117 = bitcast i32* %116 to <4 x i32>*
%118 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %117
%119 = getelementptr inbounds i32, i32* %116, i64 4
%120 = bitcast i32* %119 to <4 x i32>*
%121 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %120
%122 = add nsw i64 %115, -1
%123 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %122
%124 = bitcast i32* %123 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %118, <4 x i32>* %124
%125 = getelementptr inbounds i32, i32* %123, i64 4
%126 = bitcast i32* %125 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %121, <4 x i32>* %126
%127 = add nuw i64 %100, 16
%128 = add i64 %101, 2
%129 = icmp eq i64 %128, %98
br i1 %129, label %130, label %99
130: ; preds = %99, %89
%131 = phi i64 [ 0, %89 ], [ %127, %99 ]
%132 = icmp eq i64 %95, 0
br i1 %132, label %146, label %133
133: ; preds = %130
%134 = add i64 %131, %84
%135 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %134
%136 = bitcast i32* %135 to <4 x i32>*
%137 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %136
%138 = getelementptr inbounds i32, i32* %135, i64 4
%139 = bitcast i32* %138 to <4 x i32>*
%140 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %139
%141 = add nsw i64 %134, -1
%142 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %141
%143 = bitcast i32* %142 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %137, <4 x i32>* %143
%144 = getelementptr inbounds i32, i32* %142, i64 4
%145 = bitcast i32* %144 to <4 x i32>*
store <4 x i32> %140, <4 x i32>* %145
br label %146
146: ; preds = %130, %133
%147 = icmp eq i64 %87, %90
br i1 %147, label %158, label %148
148: ; preds = %86, %146
%149 = phi i64 [ %84, %86 ], [ %91, %146 ]
br label %150
150: ; preds = %148, %150
%151 = phi i64 [ %156, %150 ], [ %149, %148 ]
%152 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %151
%153 = load i32, i32* %152
%154 = add nsw i64 %151, -1
%155 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %154
store i32 %153, i32* %155
%156 = add nsw i64 %151, 1
%157 = icmp slt i64 %156, %73
br i1 %157, label %150, label %158
158: ; preds = %150, %146, %72
%159 = add nsw i64 %73, -1
%160 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %159
store i32 %83, i32* %160
%161 = icmp sgt i64 %73, 2
br i1 %161, label %72, label %162
162: ; preds = %158, %4, %61
ret void
}