char largest_digit(short num, char *index) {
  char max = 0;
  for (char i = 0; i < 4; i++) {
    if (num % 10 > max) {
      max = num % 10;
      if (index)
        *index = i;
    }
    num /= 10;
  }
  return max;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<largest_digit>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %di,%ax
mov    %ax,-0x2(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movb   $0x0,-0x11(%rbp)
movb   $0x0,-0x12(%rbp)
movsbl -0x12(%rbp),%eax
cmp    $0x4,%eax
jge    1183 <largest_digit+0x83>
movswl -0x2(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
movsbl -0x11(%rbp),%eax
cmp    %eax,%edx
jle    1166 <largest_digit+0x66>
movswl -0x2(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %dl,%al
mov    %al,-0x11(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
je     1161 <largest_digit+0x61>
mov    -0x12(%rbp),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %cl,(%rax)
jmp    1166 <largest_digit+0x66>
movswl -0x2(%rbp),%eax
mov    $0xa,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %ax,-0x2(%rbp)
mov    -0x12(%rbp),%al
add    $0x1,%al
mov    %al,-0x12(%rbp)
jmp    1117 <largest_digit+0x17>
movsbl -0x11(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<largest_digit>:
imul   $0x6667,%edi,%eax
mov    %eax,%ecx
shr    $0x1f,%ecx
sar    $0x12,%eax
add    %ecx,%eax
lea    (%rax,%rax,1),%ecx
lea    (%rcx,%rcx,4),%edx
movswl %di,%r8d
sub    %edx,%edi
test   %di,%di
jle    1150 <largest_digit+0x50>
test   %rsi,%rsi
je     1187 <largest_digit+0x87>
movb   $0x0,(%rsi)
cwtl
imul   $0x6667,%eax,%ecx
mov    %ecx,%edx
shr    $0x1f,%edx
sar    $0x12,%ecx
add    %edx,%ecx
add    %ecx,%ecx
lea    (%rcx,%rcx,4),%ecx
sub    %ecx,%eax
movswl %ax,%ecx
movzbl %dil,%edx
cmp    %edx,%ecx
jle    11c3 <largest_digit+0xc3>
mov    %eax,%edi
jmp    1182 <largest_digit+0x82>
imul   $0x6667,%r8d,%edi
mov    %edi,%eax
shr    $0x1f,%eax
sar    $0x12,%edi
add    %eax,%edi
imul   $0x6667,%edi,%eax
mov    %eax,%edx
shr    $0x1f,%edx
sar    $0x12,%eax
add    %edx,%eax
add    %eax,%eax
lea    (%rax,%rax,4),%eax
sub    %eax,%edi
test   %di,%di
jle    11c1 <largest_digit+0xc1>
test   %rsi,%rsi
je     11c3 <largest_digit+0xc3>
movb   $0x1,(%rsi)
jmp    11c3 <largest_digit+0xc3>
imul   $0x6667,%r8d,%eax
mov    %eax,%edx
shr    $0x1f,%edx
sar    $0x12,%eax
add    %edx,%eax
imul   $0x6667,%eax,%edx
mov    %edx,%ecx
shr    $0x1f,%ecx
sar    $0x12,%edx
add    %ecx,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%ecx
sub    %ecx,%eax
movswl %ax,%ecx
movzbl %dil,%edx
cmp    %edx,%ecx
movzbl %dil,%edi
cmovg  %eax,%edi
jmp    11c3 <largest_digit+0xc3>
xor    %edi,%edi
imul   $0x147b,%r8d,%eax
mov    %eax,%ecx
shr    $0x1f,%ecx
sar    $0x13,%eax
add    %ecx,%eax
imul   $0x6667,%eax,%ecx
mov    %ecx,%edx
shr    $0x1f,%edx
sar    $0x12,%ecx
add    %edx,%ecx
add    %ecx,%ecx
lea    (%rcx,%rcx,4),%ecx
sub    %ecx,%eax
movswl %ax,%ecx
movzbl %dil,%edx
cmp    %edx,%ecx
jle    1245 <largest_digit+0x145>
test   %rsi,%rsi
je     1296 <largest_digit+0x196>
movb   $0x2,(%rsi)
imul   $0xffff8313,%r8d,%ecx
shr    $0x10,%ecx
add    %r8d,%ecx
movzwl %cx,%edx
movswl %dx,%ecx
shr    $0xf,%edx
sar    $0x9,%ecx
add    %edx,%ecx
imul   $0x67,%ecx,%edx
movzwl %dx,%edx
movswl %dx,%edi
shr    $0xf,%edx
shr    $0xa,%edi
add    %dl,%dil
movzbl %dil,%edx
add    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%edx
sub    %dl,%cl
movsbl %cl,%edx
movzbl %al,%edi
cmp    %edi,%edx
jg     1290 <largest_digit+0x190>
ret
imul   $0xffff8313,%r8d,%eax
shr    $0x10,%eax
add    %r8d,%eax
movzwl %ax,%eax
movswl %ax,%ecx
shr    $0xf,%eax
sar    $0x9,%ecx
add    %eax,%ecx
imul   $0x67,%ecx,%eax
movzwl %ax,%eax
movswl %ax,%edi
shr    $0xf,%eax
shr    $0xa,%edi
add    %al,%dil
movzbl %dil,%eax
add    %eax,%eax
lea    (%rax,%rax,4),%eax
sub    %al,%cl
movsbl %cl,%edi
movzbl %dil,%eax
cmp    %edx,%edi
cmovle %edx,%eax
jle    1244 <largest_digit+0x144>
test   %rsi,%rsi
je     1244 <largest_digit+0x144>
movb   $0x3,(%rsi)
mov    %ecx,%eax
ret
imul   $0xffff8313,%r8d,%ecx
shr    $0x10,%ecx
add    %r8d,%ecx
movzwl %cx,%ecx
movswl %cx,%edx
shr    $0xf,%ecx
sar    $0x9,%edx
add    %ecx,%edx
imul   $0x67,%edx,%ecx
movzwl %cx,%ecx
movswl %cx,%esi
shr    $0xf,%ecx
shr    $0xa,%esi
add    %cl,%sil
movzbl %sil,%ecx
add    %ecx,%ecx
lea    (%rcx,%rcx,4),%ecx
sub    %cl,%dl
movsbl %dl,%ecx
movzbl %al,%edx
cmp    %edx,%ecx
movzbl %cl,%ecx
movzbl %al,%eax
cmovg  %ecx,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define signext i8 @largest_digit(i16 signext %0, i8* %1) {
%3 = alloca i16
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i8
%6 = alloca i8
store i16 %0, i16* %3
store i8* %1, i8** %4
store i8 0, i8* %5
store i8 0, i8* %6
br label %7
7: ; preds = %34, %2
%8 = load i8, i8* %6
%9 = sext i8 %8 to i32
%10 = icmp slt i32 %9, 4
br i1 %10, label %11, label %37
11: ; preds = %7
%12 = load i16, i16* %3
%13 = sext i16 %12 to i32
%14 = srem i32 %13, 10
%15 = load i8, i8* %5
%16 = sext i8 %15 to i32
%17 = icmp sgt i32 %14, %16
br i1 %17, label %18, label %29
18: ; preds = %11
%19 = load i16, i16* %3
%20 = sext i16 %19 to i32
%21 = srem i32 %20, 10
%22 = trunc i32 %21 to i8
store i8 %22, i8* %5
%23 = load i8*, i8** %4
%24 = icmp ne i8* %23, null
br i1 %24, label %25, label %28
25: ; preds = %18
%26 = load i8, i8* %6
%27 = load i8*, i8** %4
store i8 %26, i8* %27
br label %28
28: ; preds = %25, %18
br label %29
29: ; preds = %28, %11
%30 = load i16, i16* %3
%31 = sext i16 %30 to i32
%32 = sdiv i32 %31, 10
%33 = trunc i32 %32 to i16
store i16 %33, i16* %3
br label %34
34: ; preds = %29
%35 = load i8, i8* %6
%36 = add i8 %35, 1
store i8 %36, i8* %6
br label %7
37: ; preds = %7
%38 = load i8, i8* %5
ret i8 %38
}

LLVM IR (-O2):
define signext i8 @largest_digit(i16 signext %0, i8* writeonly %1) {
%3 = icmp eq i8* %1, null
%4 = srem i16 %0, 10
%5 = sdiv i16 %0, 10
%6 = icmp sgt i16 %4, 0
br i1 %6, label %7, label %9
7: ; preds = %2
%8 = trunc i16 %4 to i8
br i1 %3, label %13, label %22
9: ; preds = %2
%10 = sdiv i16 %0, 10
%11 = srem i16 %10, 10
%12 = icmp sgt i16 %11, 0
br i1 %12, label %30, label %34
13: ; preds = %7
%14 = sdiv i16 %0, 10
%15 = srem i16 %14, 10
%16 = sext i16 %15 to i32
%17 = and i16 %4, 255
%18 = zext i16 %17 to i32
%19 = icmp sgt i32 %16, %18
%20 = trunc i16 %15 to i8
%21 = select i1 %19, i8 %20, i8 %8
br label %34
22: ; preds = %7
store i8 0, i8* %1
%23 = srem i16 %5, 10
%24 = sext i16 %23 to i32
%25 = and i16 %4, 255
%26 = zext i16 %25 to i32
%27 = icmp sgt i32 %24, %26
br i1 %27, label %28, label %34
28: ; preds = %22
%29 = trunc i16 %23 to i8
br label %32
30: ; preds = %9
%31 = trunc i16 %11 to i8
br i1 %3, label %34, label %32
32: ; preds = %28, %30
%33 = phi i8 [ %29, %28 ], [ %31, %30 ]
store i8 1, i8* %1
br label %34
34: ; preds = %13, %22, %32, %30, %9
%35 = phi i8 [ %33, %32 ], [ %31, %30 ], [ 0, %9 ], [ %8, %22 ], [ %21, %13 ]
%36 = sdiv i16 %0, 100
%37 = srem i16 %36, 10
%38 = sext i16 %37 to i32
%39 = zext i8 %35 to i32
%40 = icmp sgt i32 %38, %39
br i1 %40, label %41, label %43
41: ; preds = %34
%42 = trunc i16 %37 to i8
br i1 %3, label %52, label %61
43: ; preds = %34
%44 = sdiv i16 %0, 1000
%45 = trunc i16 %44 to i8
%46 = srem i8 %45, 10
%47 = sext i8 %46 to i32
%48 = zext i8 %35 to i32
%49 = icmp sle i32 %47, %48
%50 = or i1 %49, %3
%51 = select i1 %49, i8 %35, i8 %46
br i1 %50, label %71, label %69
52: ; preds = %41
%53 = sdiv i16 %0, 1000
%54 = trunc i16 %53 to i8
%55 = srem i8 %54, 10
%56 = sext i8 %55 to i32
%57 = and i16 %37, 255
%58 = zext i16 %57 to i32
%59 = icmp sgt i32 %56, %58
%60 = select i1 %59, i8 %55, i8 %42
br label %71
61: ; preds = %41
store i8 2, i8* %1
%62 = sdiv i16 %0, 1000
%63 = trunc i16 %62 to i8
%64 = srem i8 %63, 10
%65 = sext i8 %64 to i32
%66 = and i16 %37, 255
%67 = zext i16 %66 to i32
%68 = icmp sgt i32 %65, %67
br i1 %68, label %69, label %71
69: ; preds = %43, %61
%70 = phi i8 [ %64, %61 ], [ %46, %43 ]
store i8 3, i8* %1
br label %71
71: ; preds = %43, %52, %61, %69
%72 = phi i8 [ %70, %69 ], [ %51, %43 ], [ %42, %61 ], [ %60, %52 ]
ret i8 %72
}