int partition(int a[], int n, int i, int j) {
  int s = a[i];
  int left = i;
  int right = j + 1;
  int temp;
  do {
    do {
      left++;
    } while (left < n && a[left] < s);
    do {
      right--;
    } while (a[right] > s);
    if (left < right) {
      temp = a[left];
      a[left] = a[right];
      a[right] = temp;
    }
  } while (left < right);
  a[i] = a[right];
  a[right] = s;
  return right;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1133 <partition+0x33>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0xc(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x25(%rbp)
jge    1161 <partition+0x61>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x25(%rbp)
mov    -0x25(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1133 <partition+0x33>
jmp    1171 <partition+0x71>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     1171 <partition+0x71>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    11cc <partition+0xcc>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11d1 <partition+0xd1>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jl     112e <partition+0x2e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
push   %rbp
push   %rbx
mov    %ecx,%eax
movslq %edx,%r8
mov    (%rdi,%r8,4),%r10d
add    $0x1,%eax
movslq %esi,%r9
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %edx,%rcx
lea    0x1(%rcx),%r11d
cmp    %r11d,%esi
cmovg  %esi,%r11d
add    $0x1,%rcx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
cmp    %r9,%rcx
jge    1160 <partition+0x60>
add    $0x1,%edx
lea    0x1(%rcx),%rbx
cmp    %r10d,(%rdi,%rcx,4)
mov    %rbx,%rcx
jl     1140 <partition+0x40>
jmp    1163 <partition+0x63>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r11d,%edx
movslq %eax,%rcx
lea    (%rdi,%rcx,4),%rcx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x4(%rcx),%r11d
add    $0xfffffffffffffffc,%rcx
add    $0xffffffff,%eax
cmp    %r10d,%r11d
jg     1170 <partition+0x70>
cmp    %eax,%edx
jge    1192 <partition+0x92>
movslq %edx,%rbx
mov    (%rdi,%rbx,4),%ebp
mov    %r11d,(%rdi,%rbx,4)
mov    %ebp,(%rcx)
jmp    1120 <partition+0x20>
mov    %r11d,(%rdi,%r8,4)
mov    %r10d,(%rcx)
pop    %rbx
pop    %rbp
ret

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

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