__attribute__((always_)) int string_itoa(int x, char str[]) {
  int d = 0, i = 0, n = 0, neg = ((x < 0) ? 1 : 0);
  char c1, c2;
  if (!x) {
    str[i++] = '0';
    str[i] = '\0';
    return 1;
  }
  if (neg) {
    x = (0 - x);
  }
  while (x) {
    __builtin_prefetch(&str[(i + 2)]);
    str[i++] = (x % 10) + '0';
    x = x / 10;
  }
  if (neg) {
    str[i++] = '-';
  }
  str[i] = '\0';
  n = ((i > 0) ? (i - 1) : 0);
  while ((n > 0) && (n > (int)((i - 1) / 2))) {
    c1 = str[n];
    c2 = str[d];
    str[n--] = c2;
    str[d++] = c1;
  }
  return i;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<string_itoa>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%edx
xor    %eax,%eax
mov    $0x1,%ecx
cmp    $0x0,%edx
cmovl  %ecx,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x8(%rbp)
jne    116b <string_itoa+0x6b>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movb   $0x30,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
movb   $0x0,(%rax,%rcx,1)
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    12c0 <string_itoa+0x1c0>
cmpl   $0x0,-0x20(%rbp)
je     117d <string_itoa+0x7d>
xor    %eax,%eax
sub    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    1182 <string_itoa+0x82>
cmpl   $0x0,-0x8(%rbp)
je     11d5 <string_itoa+0xd5>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    %rcx,%rax
prefetcht0 (%rax)
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
add    $0x30,%edx
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    1182 <string_itoa+0x82>
cmpl   $0x0,-0x20(%rbp)
je     11f5 <string_itoa+0xf5>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movb   $0x2d,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
movb   $0x0,(%rax,%rcx,1)
cmpl   $0x0,-0x18(%rbp)
jle    1219 <string_itoa+0x119>
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1223 <string_itoa+0x123>
xor    %eax,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1223 <string_itoa+0x123>
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
xor    %eax,%eax
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    %al,-0x29(%rbp)
jle    1259 <string_itoa+0x159>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x30(%rbp),%eax
cmp    %ecx,%eax
setg   %al
mov    %al,-0x29(%rbp)
mov    -0x29(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1269 <string_itoa+0x169>
jmp    12ba <string_itoa+0x1ba>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    %al,-0x21(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    %al,-0x22(%rbp)
mov    -0x22(%rbp),%dl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0xffffffff,%esi
mov    %esi,-0x1c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x21(%rbp),%dl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x14(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
jmp    1229 <string_itoa+0x129>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<string_itoa>:
test   %edi,%edi
je     11cb <string_itoa+0xcb>
mov    %edi,%ecx
neg    %ecx
cmovs  %edi,%ecx
lea    0x2(%rsi),%r8
xor    %eax,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
prefetcht0 (%r8,%rax,1)
movslq %ecx,%r9
imul   $0x66666667,%r9,%rcx
mov    %rcx,%rdx
shr    $0x3f,%rdx
sar    $0x22,%rcx
add    %edx,%ecx
lea    (%rcx,%rcx,1),%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%r10d
mov    %r9d,%edx
sub    %r10d,%edx
add    $0x30,%dl
mov    %dl,-0x2(%r8,%rax,1)
add    $0x1,%rax
add    $0x9,%r9d
cmp    $0x12,%r9d
ja     1120 <string_itoa+0x20>
test   %edi,%edi
jns    116c <string_itoa+0x6c>
mov    %eax,%ecx
add    $0x1,%eax
movb   $0x2d,(%rsi,%rcx,1)
movslq %eax,%rdi
movb   $0x0,(%rsi,%rdi,1)
lea    -0x1(%rdi),%edx
xor    %r10d,%r10d
test   %edi,%edi
cmovg  %edx,%r10d
test   %r10d,%r10d
je     11ca <string_itoa+0xca>
shr    $0x1f,%edx
lea    (%rax,%rdx,1),%r8d
add    $0xffffffff,%r8d
sar    %r8d
cmp    %r8d,%r10d
jle    11ca <string_itoa+0xca>
mov    %r10d,%edi
add    $0xffffffff,%r10d
xor    %edx,%edx
movzbl (%rsi,%rdi,1),%r9d
movzbl (%rsi,%rdx,1),%ecx
mov    %cl,(%rsi,%rdi,1)
mov    %r9b,(%rsi,%rdx,1)
cmp    $0x2,%rdi
jb     11ca <string_itoa+0xca>
add    $0xffffffffffffffff,%rdi
add    $0x1,%rdx
lea    -0x1(%r10),%ecx
cmp    %r10d,%r8d
mov    %ecx,%r10d
jl     11a0 <string_itoa+0xa0>
ret
movw   $0x30,(%rsi)
mov    $0x1,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @string_itoa(i32 %0, i8* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i8
%11 = alloca i8
store i32 %0, i32* %4
store i8* %1, i8** %5
store i32 0, i32* %6
store i32 0, i32* %7
store i32 0, i32* %8
%12 = load i32, i32* %4
%13 = icmp slt i32 %12, 0
%14 = zext i1 %13 to i64
%15 = select i1 %13, i32 1, i32 0
store i32 %15, i32* %9
%16 = load i32, i32* %4
%17 = icmp ne i32 %16, 0
br i1 %17, label %28, label %18
18: ; preds = %2
%19 = load i8*, i8** %5
%20 = load i32, i32* %7
%21 = add nsw i32 %20, 1
store i32 %21, i32* %7
%22 = sext i32 %20 to i64
%23 = getelementptr inbounds i8, i8* %19, i64 %22
store i8 48, i8* %23
%24 = load i8*, i8** %5
%25 = load i32, i32* %7
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds i8, i8* %24, i64 %26
store i8 0, i8* %27
store i32 1, i32* %3
br label %113
28: ; preds = %2
%29 = load i32, i32* %9
%30 = icmp ne i32 %29, 0
br i1 %30, label %31, label %34
31: ; preds = %28
%32 = load i32, i32* %4
%33 = sub nsw i32 0, %32
store i32 %33, i32* %4
br label %34
34: ; preds = %31, %28
br label %35
35: ; preds = %38, %34
%36 = load i32, i32* %4
%37 = icmp ne i32 %36, 0
br i1 %37, label %38, label %55
38: ; preds = %35
%39 = load i8*, i8** %5
%40 = load i32, i32* %7
%41 = add nsw i32 %40, 2
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i8, i8* %39, i64 %42
%44 = load i32, i32* %4
%45 = srem i32 %44, 10
%46 = add nsw i32 %45, 48
%47 = trunc i32 %46 to i8
%48 = load i8*, i8** %5
%49 = load i32, i32* %7
%50 = add nsw i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %7
%51 = sext i32 %49 to i64
%52 = getelementptr inbounds i8, i8* %48, i64 %51
store i8 %47, i8* %52
%53 = load i32, i32* %4
%54 = sdiv i32 %53, 10
store i32 %54, i32* %4
br label %35
55: ; preds = %35
%56 = load i32, i32* %9
%57 = icmp ne i32 %56, 0
br i1 %57, label %58, label %64
58: ; preds = %55
%59 = load i8*, i8** %5
%60 = load i32, i32* %7
%61 = add nsw i32 %60, 1
store i32 %61, i32* %7
%62 = sext i32 %60 to i64
%63 = getelementptr inbounds i8, i8* %59, i64 %62
store i8 45, i8* %63
br label %64
64: ; preds = %58, %55
%65 = load i8*, i8** %5
%66 = load i32, i32* %7
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds i8, i8* %65, i64 %67
store i8 0, i8* %68
%69 = load i32, i32* %7
%70 = icmp sgt i32 %69, 0
br i1 %70, label %71, label %74
71: ; preds = %64
%72 = load i32, i32* %7
%73 = sub nsw i32 %72, 1
br label %75
74: ; preds = %64
br label %75
75: ; preds = %74, %71
%76 = phi i32 [ %73, %71 ], [ 0, %74 ]
store i32 %76, i32* %8
br label %77
77: ; preds = %88, %75
%78 = load i32, i32* %8
%79 = icmp sgt i32 %78, 0
br i1 %79, label %80, label %86
80: ; preds = %77
%81 = load i32, i32* %8
%82 = load i32, i32* %7
%83 = sub nsw i32 %82, 1
%84 = sdiv i32 %83, 2
%85 = icmp sgt i32 %81, %84
br label %86
86: ; preds = %80, %77
%87 = phi i1 [ false, %77 ], [ %85, %80 ]
br i1 %87, label %88, label %111
88: ; preds = %86
%89 = load i8*, i8** %5
%90 = load i32, i32* %8
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds i8, i8* %89, i64 %91
%93 = load i8, i8* %92
store i8 %93, i8* %10
%94 = load i8*, i8** %5
%95 = load i32, i32* %6
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds i8, i8* %94, i64 %96
%98 = load i8, i8* %97
store i8 %98, i8* %11
%99 = load i8, i8* %11
%100 = load i8*, i8** %5
%101 = load i32, i32* %8
%102 = add nsw i32 %101, -1
store i32 %102, i32* %8
%103 = sext i32 %101 to i64
%104 = getelementptr inbounds i8, i8* %100, i64 %103
store i8 %99, i8* %104
%105 = load i8, i8* %10
%106 = load i8*, i8** %5
%107 = load i32, i32* %6
%108 = add nsw i32 %107, 1
store i32 %108, i32* %6
%109 = sext i32 %107 to i64
%110 = getelementptr inbounds i8, i8* %106, i64 %109
store i8 %105, i8* %110
br label %77
111: ; preds = %86
%112 = load i32, i32* %7
store i32 %112, i32* %3
br label %113
113: ; preds = %111, %18
%114 = load i32, i32* %3
ret i32 %114
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @string_itoa(i32 %0, i8* nocapture %1) {
%3 = icmp slt i32 %0, 0
%4 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %4, label %5, label %7
5: ; preds = %2
store i8 48, i8* %1
%6 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 1
store i8 0, i8* %6
br label %55
7: ; preds = %2
%8 = sub nsw i32 0, %0
%9 = select i1 %3, i32 %8, i32 %0
br label %10
10: ; preds = %7, %10
%11 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %18, %10 ]
%12 = phi i32 [ %9, %7 ], [ %20, %10 ]
%13 = add nuw nsw i64 %11, 2
%14 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %13
tail call void @llvm.prefetch.p0i8(i8* %14, i32 0, i32 3, i32 1)
%15 = srem i32 %12, 10
%16 = trunc i32 %15 to i8
%17 = add nsw i8 %16, 48
%18 = add nuw i64 %11, 1
%19 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %11
store i8 %17, i8* %19
%20 = sdiv i32 %12, 10
%21 = add i32 %12, 9
%22 = icmp ult i32 %21, 19
br i1 %22, label %23, label %10
23: ; preds = %10
%24 = trunc i64 %18 to i32
br i1 %3, label %25, label %29
25: ; preds = %23
%26 = add nuw nsw i32 %24, 1
%27 = and i64 %18, 4294967295
%28 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %27
store i8 45, i8* %28
br label %29
29: ; preds = %25, %23
%30 = phi i32 [ %26, %25 ], [ %24, %23 ]
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %31
store i8 0, i8* %32
%33 = icmp sgt i32 %30, 0
%34 = add nsw i32 %30, -1
%35 = select i1 %33, i32 %34, i32 0
%36 = sdiv i32 %34, 2
%37 = icmp ne i32 %35, 0
%38 = icmp sgt i32 %35, %36
%39 = select i1 %37, i1 %38, i1 false
br i1 %39, label %40, label %55
40: ; preds = %29
%41 = zext i32 %35 to i64
br label %42
42: ; preds = %40, %42
%43 = phi i64 [ %41, %40 ], [ %49, %42 ]
%44 = phi i64 [ 0, %40 ], [ %51, %42 ]
%45 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %43
%46 = load i8, i8* %45
%47 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %44
%48 = load i8, i8* %47
%49 = add nsw i64 %43, -1
%50 = trunc i64 %49 to i32
store i8 %48, i8* %45
%51 = add nuw nsw i64 %44, 1
store i8 %46, i8* %47
%52 = icmp ugt i64 %43, 1
%53 = icmp slt i32 %36, %50
%54 = select i1 %52, i1 %53, i1 false
br i1 %54, label %42, label %55
55: ; preds = %42, %29, %5
%56 = phi i32 [ 1, %5 ], [ %30, %29 ], [ %30, %42 ]
ret i32 %56
}