char *smart_ulltoa4(unsigned long long ul, char buf[4], const char *scale) {
  const char *fmt;
  char c;
  unsigned v, u, idx = 0;
  if (ul > 9999) {
    ul *= 10;
    do {
      ul /= 1024;
      idx++;
    } while (ul >= 10000);
  }
  v = ul;
  fmt = " 123456789";
  u = v / 10;
  v = v % 10;
  if (!idx) {
    c = buf[0] = " 123456789"[u / 100];
    if (c != ' ')
      fmt = "0123456789";
    c = buf[1] = fmt[u / 10 % 10];
    if (c != ' ')
      fmt = "0123456789";
    buf[2] = fmt[u % 10];
    buf[3] = "0123456789"[v];
  } else {
    if (u >= 10) {
      c = buf[0] = " 123456789"[u / 100];
      if (c != ' ')
        fmt = "0123456789";
      v = u % 10;
      u = u / 10;
      buf[1] = fmt[u % 10];
    } else {
      buf[0] = "0123456789"[u];
      buf[1] = '.';
    }
    buf[2] = "0123456789"[v];
    buf[3] = scale[idx];
  }
  return buf + 4;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<smart_ulltoa4>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
cmpq   $0x270f,-0x8(%rbp)
jbe    1156 <smart_ulltoa4+0x56>
imul   $0xa,-0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
shr    $0xa,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
cmpq   $0x2710,-0x8(%rbp)
jae    112e <smart_ulltoa4+0x2e>
jmp    1156 <smart_ulltoa4+0x56>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
lea    0xe9c(%rip),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %edx,-0x28(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x30(%rbp)
jne    1252 <smart_ulltoa4+0x152>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    $0x64,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %eax,%eax
mov    %eax,%ecx
lea    0xe59(%rip),%rax
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    %al,(%rcx)
mov    %al,-0x21(%rbp)
movsbl -0x21(%rbp),%eax
cmp    $0x20,%eax
je     11cb <smart_ulltoa4+0xcb>
lea    0xe44(%rip),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %edx,%ecx
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    %al,0x1(%rcx)
mov    %al,-0x21(%rbp)
movsbl -0x21(%rbp),%eax
cmp    $0x20,%eax
je     1213 <smart_ulltoa4+0x113>
lea    0xdfc(%rip),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    %edx,%ecx
mov    (%rax,%rcx,1),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,0x2(%rax)
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
lea    0xdc8(%rip),%rax
mov    (%rax,%rcx,1),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,0x3(%rax)
jmp    1322 <smart_ulltoa4+0x222>
cmpl   $0xa,-0x2c(%rbp)
jb     12de <smart_ulltoa4+0x1de>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    $0x64,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %eax,%eax
mov    %eax,%ecx
lea    0xd8d(%rip),%rax
mov    (%rax,%rcx,1),%al
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    %al,(%rcx)
mov    %al,-0x21(%rbp)
movsbl -0x21(%rbp),%eax
cmp    $0x20,%eax
je     1297 <smart_ulltoa4+0x197>
lea    0xd78(%rip),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %edx,-0x28(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    -0x48(%rbp),%rax
mov    %edx,%ecx
mov    (%rax,%rcx,1),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,0x1(%rax)
jmp    12fb <smart_ulltoa4+0x1fb>
mov    -0x2c(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
lea    0xd21(%rip),%rax
mov    (%rax,%rcx,1),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movb   $0x2e,0x1(%rax)
mov    -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
lea    0xd04(%rip),%rax
mov    (%rax,%rcx,1),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,0x2(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,1),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,0x3(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x4,%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<smart_ulltoa4>:
mov    %rsi,%rax
cmp    $0x2710,%rdi
jb     11a0 <smart_ulltoa4+0xa0>
add    %rdi,%rdi
lea    (%rdi,%rdi,4),%rsi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rsi,%rcx
shr    $0xa,%rsi
add    $0x1,%rdx
cmp    $0x9c3fff,%rcx
ja     1120 <smart_ulltoa4+0x20>
mov    %esi,%r9d
mov    $0xcccccccd,%r8d
mov    %r9,%rdi
imul   %r8,%rdi
shr    $0x23,%rdi
cmp    $0x64,%esi
jb     123d <smart_ulltoa4+0x13d>
imul   $0x10624dd3,%r9,%rcx
shr    $0x26,%rcx
lea    0xe9d(%rip),%r10
mov    (%rcx,%r10,1),%cl
mov    %cl,(%rax)
cmp    $0x3e8,%esi
lea    0xe95(%rip),%r11
cmovb  %r10,%r11
imul   $0x51eb851f,%r9,%rcx
shr    $0x25,%rcx
mov    %rcx,%rsi
imul   %r8,%rsi
shr    $0x23,%rsi
add    %esi,%esi
lea    (%rsi,%rsi,4),%esi
sub    %esi,%ecx
mov    (%r11,%rcx,1),%r8b
jmp    1250 <smart_ulltoa4+0x150>
movzwl %di,%r9d
imul   $0xcccd,%r9d,%ecx
shr    $0x13,%ecx
lea    (%rcx,%rcx,1),%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%r8d
mov    %edi,%edx
sub    %r8d,%edx
imul   $0xcccd,%ecx,%esi
shr    $0x12,%esi
and    $0xfffffffe,%esi
lea    (%rsi,%rsi,4),%esi
sub    %esi,%ecx
movzwl %cx,%r8d
movzwl %dx,%edx
mov    %r9d,%ecx
shr    $0x3,%ecx
imul   $0x20c5,%ecx,%ecx
shr    $0x14,%ecx
lea    0xe18(%rip),%rsi
mov    (%rcx,%rsi,1),%cl
mov    %cl,(%rax)
cmp    $0x3e8,%edi
lea    0xe11(%rip),%r10
cmovae %r10,%rsi
shr    $0x2,%r9d
imul   $0x147b,%r9d,%ecx
shr    $0x11,%ecx
movzbl %cl,%ecx
imul   $0xcd,%ecx,%edi
shr    $0xa,%edi
and    $0xfffffffe,%edi
lea    (%rdi,%rdi,4),%edi
sub    %dil,%cl
movzbl %cl,%ecx
mov    (%rsi,%rcx,1),%cl
cmp    $0x20,%cl
cmovne %r10,%rsi
mov    %cl,0x1(%rax)
mov    (%rsi,%r8,1),%cl
mov    %cl,0x2(%rax)
add    %r10,%rdx
jmp    1277 <smart_ulltoa4+0x177>
mov    %edi,%ecx
lea    0xdc5(%rip),%rdi
mov    (%rcx,%rdi,1),%cl
mov    %cl,(%rax)
mov    $0x2e,%r8b
mov    %esi,%edi
mov    %edi,%esi
mov    $0xcccccccd,%ecx
imul   %rsi,%rcx
shr    $0x23,%rcx
add    %ecx,%ecx
lea    (%rcx,%rcx,4),%ecx
sub    %ecx,%edi
mov    %r8b,0x1(%rax)
lea    0xd9a(%rip),%rcx
mov    (%rdi,%rcx,1),%cl
mov    %cl,0x2(%rax)
mov    (%rdx),%cl
mov    %cl,0x3(%rax)
add    $0x4,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [11 x i8] c" 123456789\00"
@.str.1 = [11 x i8] c"0123456789\00"
define i8* @smart_ulltoa4(i64 %0, i8* %1, i8* %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i8
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i64 %0, i64* %4
store i8* %1, i8** %5
store i8* %2, i8** %6
store i32 0, i32* %11
%12 = load i64, i64* %4
%13 = icmp ugt i64 %12, 9999
br i1 %13, label %14, label %26
14: ; preds = %3
%15 = load i64, i64* %4
%16 = mul i64 %15, 10
store i64 %16, i64* %4
br label %17
17: ; preds = %22, %14
%18 = load i64, i64* %4
%19 = udiv i64 %18, 1024
store i64 %19, i64* %4
%20 = load i32, i32* %11
%21 = add i32 %20, 1
store i32 %21, i32* %11
br label %22
22: ; preds = %17
%23 = load i64, i64* %4
%24 = icmp uge i64 %23, 10000
br i1 %24, label %17, label %25
25: ; preds = %22
br label %26
26: ; preds = %25, %3
%27 = load i64, i64* %4
%28 = trunc i64 %27 to i32
store i32 %28, i32* %9
store i8* getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8** %7
%29 = load i32, i32* %9
%30 = udiv i32 %29, 10
store i32 %30, i32* %10
%31 = load i32, i32* %9
%32 = urem i32 %31, 10
store i32 %32, i32* %9
%33 = load i32, i32* %11
%34 = icmp ne i32 %33, 0
br i1 %34, label %76, label %35
35: ; preds = %26
%36 = load i32, i32* %10
%37 = udiv i32 %36, 100
%38 = zext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str, i64 0, i64 %38
%40 = load i8, i8* %39
%41 = load i8*, i8** %5
%42 = getelementptr inbounds i8, i8* %41, i64 0
store i8 %40, i8* %42
store i8 %40, i8* %8
%43 = load i8, i8* %8
%44 = sext i8 %43 to i32
%45 = icmp ne i32 %44, 32
br i1 %45, label %46, label %47
46: ; preds = %35
store i8* getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i8** %7
br label %47
47: ; preds = %46, %35
%48 = load i8*, i8** %7
%49 = load i32, i32* %10
%50 = udiv i32 %49, 10
%51 = urem i32 %50, 10
%52 = zext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i8, i8* %48, i64 %52
%54 = load i8, i8* %53
%55 = load i8*, i8** %5
%56 = getelementptr inbounds i8, i8* %55, i64 1
store i8 %54, i8* %56
store i8 %54, i8* %8
%57 = load i8, i8* %8
%58 = sext i8 %57 to i32
%59 = icmp ne i32 %58, 32
br i1 %59, label %60, label %61
60: ; preds = %47
store i8* getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i8** %7
br label %61
61: ; preds = %60, %47
%62 = load i8*, i8** %7
%63 = load i32, i32* %10
%64 = urem i32 %63, 10
%65 = zext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i8, i8* %62, i64 %65
%67 = load i8, i8* %66
%68 = load i8*, i8** %5
%69 = getelementptr inbounds i8, i8* %68, i64 2
store i8 %67, i8* %69
%70 = load i32, i32* %9
%71 = zext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 %71
%73 = load i8, i8* %72
%74 = load i8*, i8** %5
%75 = getelementptr inbounds i8, i8* %74, i64 3
store i8 %73, i8* %75
br label %127
76: ; preds = %26
%77 = load i32, i32* %10
%78 = icmp uge i32 %77, 10
br i1 %78, label %79, label %104
79: ; preds = %76
%80 = load i32, i32* %10
%81 = udiv i32 %80, 100
%82 = zext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str, i64 0, i64 %82
%84 = load i8, i8* %83
%85 = load i8*, i8** %5
%86 = getelementptr inbounds i8, i8* %85, i64 0
store i8 %84, i8* %86
store i8 %84, i8* %8
%87 = load i8, i8* %8
%88 = sext i8 %87 to i32
%89 = icmp ne i32 %88, 32
br i1 %89, label %90, label %91
90: ; preds = %79
store i8* getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i8** %7
br label %91
91: ; preds = %90, %79
%92 = load i32, i32* %10
%93 = urem i32 %92, 10
store i32 %93, i32* %9
%94 = load i32, i32* %10
%95 = udiv i32 %94, 10
store i32 %95, i32* %10
%96 = load i8*, i8** %7
%97 = load i32, i32* %10
%98 = urem i32 %97, 10
%99 = zext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds i8, i8* %96, i64 %99
%101 = load i8, i8* %100
%102 = load i8*, i8** %5
%103 = getelementptr inbounds i8, i8* %102, i64 1
store i8 %101, i8* %103
br label %113
104: ; preds = %76
%105 = load i32, i32* %10
%106 = zext i32 %105 to i64
%107 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 %106
%108 = load i8, i8* %107
%109 = load i8*, i8** %5
%110 = getelementptr inbounds i8, i8* %109, i64 0
store i8 %108, i8* %110
%111 = load i8*, i8** %5
%112 = getelementptr inbounds i8, i8* %111, i64 1
store i8 46, i8* %112
br label %113
113: ; preds = %104, %91
%114 = load i32, i32* %9
%115 = zext i32 %114 to i64
%116 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 %115
%117 = load i8, i8* %116
%118 = load i8*, i8** %5
%119 = getelementptr inbounds i8, i8* %118, i64 2
store i8 %117, i8* %119
%120 = load i8*, i8** %6
%121 = load i32, i32* %11
%122 = zext i32 %121 to i64
%123 = getelementptr inbounds i8, i8* %120, i64 %122
%124 = load i8, i8* %123
%125 = load i8*, i8** %5
%126 = getelementptr inbounds i8, i8* %125, i64 3
store i8 %124, i8* %126
br label %127
127: ; preds = %113, %61
%128 = load i8*, i8** %5
%129 = getelementptr inbounds i8, i8* %128, i64 4
ret i8* %129
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [11 x i8] c" 123456789\00"
@.str.1 = [11 x i8] c"0123456789\00"
define i8* @smart_ulltoa4(i64 %0, i8* writeonly %1, i8* nocapture %2) {
%4 = icmp ugt i64 %0, 9999
br i1 %4, label %5, label %13
5: ; preds = %3
%6 = mul i64 %0, 10
br label %7
7: ; preds = %7, %5
%8 = phi i64 [ %6, %5 ], [ %10, %7 ]
%9 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %11, %7 ]
%10 = lshr i64 %8, 10
%11 = add nuw nsw i32 %9, 1
%12 = icmp ugt i64 %8, 10239999
br i1 %12, label %7, label %42
13: ; preds = %3
%14 = trunc i64 %0 to i32
%15 = trunc i64 %0 to i16
%16 = udiv i16 %15, 10
%17 = urem i16 %15, 10
%18 = urem i16 %16, 10
%19 = zext i16 %18 to i64
%20 = zext i16 %17 to i64
%21 = trunc i64 %0 to i16
%22 = udiv i16 %21, 1000
%23 = zext i16 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str, i64 0, i64 %23
%25 = load i8, i8* %24
store i8 %25, i8* %1
%26 = icmp ult i32 %14, 1000
%27 = select i1 %26, i8* getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8* getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0)
%28 = trunc i64 %0 to i16
%29 = udiv i16 %28, 100
%30 = trunc i16 %29 to i8
%31 = urem i8 %30, 10
%32 = zext i8 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds i8, i8* %27, i64 %32
%34 = load i8, i8* %33
%35 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 1
store i8 %34, i8* %35
%36 = icmp eq i8 %34, 32
%37 = select i1 %36, i8* %27, i8* getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0)
%38 = getelementptr inbounds i8, i8* %37, i64 %19
%39 = load i8, i8* %38
%40 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 2
store i8 %39, i8* %40
%41 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 %20
br label %73
42: ; preds = %7
%43 = trunc i64 %10 to i32
%44 = udiv i32 %43, 10
%45 = icmp ugt i32 %43, 99
br i1 %45, label %46, label %58
46: ; preds = %42
%47 = udiv i32 %43, 1000
%48 = zext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str, i64 0, i64 %48
%50 = load i8, i8* %49
store i8 %50, i8* %1
%51 = icmp ult i32 %43, 1000
%52 = select i1 %51, i8* getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8* getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0)
%53 = udiv i32 %43, 100
%54 = urem i32 %53, 10
%55 = zext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds i8, i8* %52, i64 %55
%57 = load i8, i8* %56
br label %62
58: ; preds = %42
%59 = zext i32 %44 to i64
%60 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 %59
%61 = load i8, i8* %60
store i8 %61, i8* %1
br label %62
62: ; preds = %58, %46
%63 = phi i8 [ %57, %46 ], [ 46, %58 ]
%64 = phi i32 [ %44, %46 ], [ %43, %58 ]
%65 = urem i32 %64, 10
%66 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 1
store i8 %63, i8* %66
%67 = zext i32 %65 to i64
%68 = getelementptr inbounds [11 x i8], [11 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 %67
%69 = load i8, i8* %68
%70 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 2
store i8 %69, i8* %70
%71 = zext i32 %11 to i64
%72 = getelementptr inbounds i8, i8* %2, i64 %71
br label %73
73: ; preds = %62, %13
%74 = phi i8* [ %72, %62 ], [ %41, %13 ]
%75 = load i8, i8* %74
%76 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 3
store i8 %75, i8* %76
%77 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 4
ret i8* %77
}