char *itoa(int num, char *str, int base) {
  for (int i = 0; num && i < 10; i++, num /= base)
    str[i] = "0123456789abcdef"[num % base];
  return str;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<itoa>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
xor    %eax,%eax
cmpl   $0x0,-0x4(%rbp)
mov    %al,-0x19(%rbp)
je     112e <itoa+0x2e>
cmpl   $0xa,-0x18(%rbp)
setl   %al
mov    %al,-0x19(%rbp)
mov    -0x19(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    113e <itoa+0x3e>
jmp    1177 <itoa+0x77>
mov    -0x4(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x14(%rbp)
movslq %edx,%rcx
lea    0xeb1(%rip),%rax
mov    (%rax,%rcx,1),%dl
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0x4(%rbp),%eax
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1115 <itoa+0x15>
mov    -0x10(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<itoa>:
test   %edi,%edi
je     113f <itoa+0x3f>
mov    %edx,%ecx
mov    %edi,%eax
xor    %edi,%edi
lea    0xeef(%rip),%r8
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
cltd
idiv   %ecx
movslq %edx,%rdx
movzbl (%rdx,%r8,1),%edx
mov    %dl,(%rsi,%rdi,1)
test   %eax,%eax
je     113f <itoa+0x3f>
lea    0x1(%rdi),%rdx
cmp    $0x9,%rdi
mov    %rdx,%rdi
jb     1120 <itoa+0x20>
mov    %rsi,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [17 x i8] c"0123456789abcdef\00"
define i8* @itoa(i32 %0, i8* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i8* %1, i8** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
br label %8
8: ; preds = %27, %3
%9 = load i32, i32* %4
%10 = icmp ne i32 %9, 0
br i1 %10, label %11, label %14
11: ; preds = %8
%12 = load i32, i32* %7
%13 = icmp slt i32 %12, 10
br label %14
14: ; preds = %11, %8
%15 = phi i1 [ false, %8 ], [ %13, %11 ]
br i1 %15, label %16, label %33
16: ; preds = %14
%17 = load i32, i32* %4
%18 = load i32, i32* %6
%19 = srem i32 %17, %18
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds [17 x i8], [17 x i8]* @.str, i64 0, i64 %20
%22 = load i8, i8* %21
%23 = load i8*, i8** %5
%24 = load i32, i32* %7
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds i8, i8* %23, i64 %25
store i8 %22, i8* %26
br label %27
27: ; preds = %16
%28 = load i32, i32* %7
%29 = add nsw i32 %28, 1
store i32 %29, i32* %7
%30 = load i32, i32* %6
%31 = load i32, i32* %4
%32 = sdiv i32 %31, %30
store i32 %32, i32* %4
br label %8
33: ; preds = %14
%34 = load i8*, i8** %5
ret i8* %34
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [17 x i8] c"0123456789abcdef\00"
define i8* @itoa(i32 %0, i8* returned writeonly %1, i32 %2) {
%4 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %4, label %5, label %6
5: ; preds = %6, %3
ret i8* %1
6: ; preds = %3, %6
%7 = phi i64 [ %14, %6 ], [ 0, %3 ]
%8 = phi i32 [ %15, %6 ], [ %0, %3 ]
%9 = srem i32 %8, %2
%10 = sext i32 %9 to i64
%11 = getelementptr inbounds [17 x i8], [17 x i8]* @.str, i64 0, i64 %10
%12 = load i8, i8* %11
%13 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %7
store i8 %12, i8* %13
%14 = add nuw nsw i64 %7, 1
%15 = sdiv i32 %8, %2
%16 = icmp ne i32 %15, 0
%17 = icmp ult i64 %7, 9
%18 = select i1 %16, i1 %17, i1 false
br i1 %18, label %6, label %5
}