int partition(int a[], int left, int right) {
  int i = left;
  int j = right;
  int key = a[left];
  while (i < j) {
    while ((i < j) && (a[j] >= key)) {
      j--;
    }
    if (i < j) {
      a[i] = a[j];
    }
    while ((i < j) && a[i] <= key) {
      i++;
    }
    if (i < j) {
      a[j] = a[i];
    }
  }
  a[i] = key;
  return i;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    120d <partition+0x10d>
jmp    1139 <partition+0x39>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1d(%rbp)
jge    115e <partition+0x5e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
setge  %al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x1d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    116e <partition+0x6e>
jmp    117c <partition+0x7c>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1139 <partition+0x39>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    119e <partition+0x9e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11a3 <partition+0xa3>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1e(%rbp)
jge    11c8 <partition+0xc8>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x1e(%rbp)
mov    -0x1e(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11d8 <partition+0xd8>
jmp    11e6 <partition+0xe6>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11a3 <partition+0xa3>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    1208 <partition+0x108>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1128 <partition+0x28>
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
mov    %esi,%eax
movslq %esi,%rsi
mov    (%rdi,%rsi,4),%r8d
cmp    %edx,%esi
jl     112a <partition+0x2a>
mov    %r8d,(%rdi,%rsi,4)
ret
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movslq %edx,%rsi
mov    %ecx,(%rdi,%rsi,4)
cmp    %edx,%eax
jge    1184 <partition+0x84>
cmp    %edx,%eax
jge    1151 <partition+0x51>
movslq %edx,%rdx
movslq %eax,%rsi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    (%rdi,%rdx,4),%ecx
cmp    %r8d,%ecx
jl     1160 <partition+0x60>
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
cmp    %rsi,%rdx
jg     1140 <partition+0x40>
cmp    %edx,%eax
jge    1126 <partition+0x26>
jmp    1167 <partition+0x67>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ecx,(%rdi,%rsi,4)
cmp    %edx,%eax
jge    1126 <partition+0x26>
movslq %eax,%rcx
lea    (%rdi,%rcx,4),%rsi
xchg   %ax,%ax
mov    (%rsi),%ecx
cmp    %r8d,%ecx
jg     1120 <partition+0x20>
add    $0x1,%eax
add    $0x4,%rsi
cmp    %eax,%edx
jne    1170 <partition+0x70>
mov    %edx,%eax
movslq %eax,%rsi
mov    %r8d,(%rdi,%rsi,4)
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @partition(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%10 = load i32, i32* %5
store i32 %10, i32* %7
%11 = load i32, i32* %6
store i32 %11, i32* %8
%12 = load i32*, i32** %4
%13 = load i32, i32* %5
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %14
%16 = load i32, i32* %15
store i32 %16, i32* %9
br label %17
17: ; preds = %85, %3
%18 = load i32, i32* %7
%19 = load i32, i32* %8
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %86
21: ; preds = %17
br label %22
22: ; preds = %36, %21
%23 = load i32, i32* %7
%24 = load i32, i32* %8
%25 = icmp slt i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %34
26: ; preds = %22
%27 = load i32*, i32** %4
%28 = load i32, i32* %8
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %27, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = load i32, i32* %9
%33 = icmp sge i32 %31, %32
br label %34
34: ; preds = %26, %22
%35 = phi i1 [ false, %22 ], [ %33, %26 ]
br i1 %35, label %36, label %39
36: ; preds = %34
%37 = load i32, i32* %8
%38 = add nsw i32 %37, -1
store i32 %38, i32* %8
br label %22
39: ; preds = %34
%40 = load i32, i32* %7
%41 = load i32, i32* %8
%42 = icmp slt i32 %40, %41
br i1 %42, label %43, label %53
43: ; preds = %39
%44 = load i32*, i32** %4
%45 = load i32, i32* %8
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = load i32*, i32** %4
%50 = load i32, i32* %7
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
store i32 %48, i32* %52
br label %53
53: ; preds = %43, %39
br label %54
54: ; preds = %68, %53
%55 = load i32, i32* %7
%56 = load i32, i32* %8
%57 = icmp slt i32 %55, %56
br i1 %57, label %58, label %66
58: ; preds = %54
%59 = load i32*, i32** %4
%60 = load i32, i32* %7
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
%64 = load i32, i32* %9
%65 = icmp sle i32 %63, %64
br label %66
66: ; preds = %58, %54
%67 = phi i1 [ false, %54 ], [ %65, %58 ]
br i1 %67, label %68, label %71
68: ; preds = %66
%69 = load i32, i32* %7
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %7
br label %54
71: ; preds = %66
%72 = load i32, i32* %7
%73 = load i32, i32* %8
%74 = icmp slt i32 %72, %73
br i1 %74, label %75, label %85
75: ; preds = %71
%76 = load i32*, i32** %4
%77 = load i32, i32* %7
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %76, i64 %78
%80 = load i32, i32* %79
%81 = load i32*, i32** %4
%82 = load i32, i32* %8
%83 = sext i32 %82 to i64
%84 = getelementptr inbounds i32, i32* %81, i64 %83
store i32 %80, i32* %84
br label %85
85: ; preds = %75, %71
br label %17
86: ; preds = %17
%87 = load i32, i32* %9
%88 = load i32*, i32** %4
%89 = load i32, i32* %7
%90 = sext i32 %89 to i64
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %88, i64 %90
store i32 %87, i32* %91
%92 = load i32, i32* %7
ret i32 %92
}

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