__attribute__((always_)) int string_ultoa(unsigned long 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_ultoa>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdx
xor    %eax,%eax
mov    $0x1,%ecx
cmp    $0x0,%rdx
cmovb  %ecx,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
jne    116f <string_ultoa+0x6f>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movb   $0x30,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movb   $0x0,(%rax,%rcx,1)
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    12cf <string_ultoa+0x1cf>
cmpl   $0x0,-0x28(%rbp)
je     1183 <string_ultoa+0x83>
xor    %eax,%eax
sub    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1188 <string_ultoa+0x88>
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
je     11e4 <string_ultoa+0xe4>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    $0x2,%ecx
movslq %ecx,%rcx
add    %rcx,%rax
prefetcht0 (%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
add    $0x30,%rdx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1188 <string_ultoa+0x88>
cmpl   $0x0,-0x28(%rbp)
je     1204 <string_ultoa+0x104>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x20(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movb   $0x2d,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movb   $0x0,(%rax,%rcx,1)
cmpl   $0x0,-0x20(%rbp)
jle    1228 <string_ultoa+0x128>
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1232 <string_ultoa+0x132>
xor    %eax,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    1232 <string_ultoa+0x132>
mov    -0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
xor    %eax,%eax
cmpl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    %al,-0x31(%rbp)
jle    1268 <string_ultoa+0x168>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    %ecx,%eax
setg   %al
mov    %al,-0x31(%rbp)
mov    -0x31(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1278 <string_ultoa+0x178>
jmp    12c9 <string_ultoa+0x1c9>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    %al,-0x29(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    %al,-0x2a(%rbp)
mov    -0x2a(%rbp),%dl
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0xffffffff,%esi
mov    %esi,-0x24(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x29(%rbp),%dl
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,-0x1c(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
jmp    1238 <string_ultoa+0x138>
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<string_ultoa>:
test   %rdi,%rdi
je     1193 <string_ultoa+0x93>
lea    0x2(%rsi),%r8
xor    %r10d,%r10d
movabs $0xcccccccccccccccd,%r9
cc cc cc
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
prefetcht0 (%r8,%r10,1)
mov    %rdi,%rax
mul    %r9
shr    $0x3,%rdx
lea    (%rdx,%rdx,1),%eax
lea    (%rax,%rax,4),%eax
mov    %edi,%ecx
sub    %eax,%ecx
or     $0x30,%cl
mov    %cl,-0x2(%r8,%r10,1)
add    $0x1,%r10
cmp    $0x9,%rdi
mov    %rdx,%rdi
ja     1120 <string_ultoa+0x20>
mov    %r10d,%eax
lea    -0x1(%r10),%ecx
movb   $0x0,(%rsi,%rax,1)
mov    %ecx,%r8d
shr    %r8d
cmp    %ecx,%r8d
jae    118f <string_ultoa+0x8f>
lea    -0x1(%r10),%rdx
mov    %edx,%edi
add    %rsi,%rdi
nopl   (%rax)
movzbl (%rdi),%ecx
movzbl (%rsi),%eax
mov    %al,(%rdi)
mov    %cl,(%rsi)
cmp    $0x2,%edx
jl     118f <string_ultoa+0x8f>
add    $0xffffffff,%edx
add    $0xffffffffffffffff,%rdi
add    $0x1,%rsi
cmp    %edx,%r8d
jl     1170 <string_ultoa+0x70>
mov    %r10d,%eax
ret
movw   $0x30,(%rsi)
mov    $0x1,%r10d
mov    %r10d,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @string_ultoa(i64 %0, i8* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i64
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i8
%11 = alloca i8
store i64 %0, i64* %4
store i8* %1, i8** %5
store i32 0, i32* %6
store i32 0, i32* %7
store i32 0, i32* %8
%12 = load i64, i64* %4
%13 = icmp ult i64 %12, 0
%14 = zext i1 %13 to i64
%15 = select i1 %13, i32 1, i32 0
store i32 %15, i32* %9
%16 = load i64, i64* %4
%17 = icmp ne i64 %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 i64, i64* %4
%33 = sub i64 0, %32
store i64 %33, i64* %4
br label %34
34: ; preds = %31, %28
br label %35
35: ; preds = %38, %34
%36 = load i64, i64* %4
%37 = icmp ne i64 %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 i64, i64* %4
%45 = urem i64 %44, 10
%46 = add i64 %45, 48
%47 = trunc i64 %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 i64, i64* %4
%54 = udiv i64 %53, 10
store i64 %54, i64* %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_ultoa(i64 %0, i8* nocapture %1) {
%3 = icmp eq i64 %0, 0
br i1 %3, label %4, label %6
4: ; preds = %2
store i8 48, i8* %1
%5 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 1
store i8 0, i8* %5
br label %41
6: ; preds = %2, %6
%7 = phi i64 [ %14, %6 ], [ 0, %2 ]
%8 = phi i64 [ %16, %6 ], [ %0, %2 ]
%9 = add nuw nsw i64 %7, 2
%10 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %9
tail call void @llvm.prefetch.p0i8(i8* %10, i32 0, i32 3, i32 1)
%11 = urem i64 %8, 10
%12 = trunc i64 %11 to i8
%13 = or i8 %12, 48
%14 = add nuw i64 %7, 1
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %7
store i8 %13, i8* %15
%16 = udiv i64 %8, 10
%17 = icmp ult i64 %8, 10
br i1 %17, label %18, label %6
18: ; preds = %6
%19 = trunc i64 %7 to i32
%20 = trunc i64 %14 to i32
%21 = and i64 %14, 4294967295
%22 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %21
store i8 0, i8* %22
%23 = lshr i32 %19, 1
%24 = icmp ult i32 %23, %19
br i1 %24, label %25, label %41
25: ; preds = %18
%26 = and i64 %7, 4294967295
br label %27
27: ; preds = %25, %27
%28 = phi i64 [ %26, %25 ], [ %34, %27 ]
%29 = phi i64 [ 0, %25 ], [ %36, %27 ]
%30 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %28
%31 = load i8, i8* %30
%32 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %29
%33 = load i8, i8* %32
%34 = add nsw i64 %28, -1
%35 = trunc i64 %34 to i32
store i8 %33, i8* %30
%36 = add nuw nsw i64 %29, 1
store i8 %31, i8* %32
%37 = trunc i64 %28 to i32
%38 = icmp sgt i32 %37, 1
%39 = icmp slt i32 %23, %35
%40 = select i1 %38, i1 %39, i1 false
br i1 %40, label %27, label %41
41: ; preds = %27, %18, %4
%42 = phi i32 [ 1, %4 ], [ %20, %18 ], [ %20, %27 ]
ret i32 %42
}