void quick_sort(int a[], int low, int high) {
  int i = low, j = high;
  int temp = a[low];
  while (i < j) {
    while (i < j && temp < a[j])
      j--;
    if (i < j) {
      a[i] = a[j];
      i++;
    }
    while (i < j && temp > a[i])
      i++;
    if (i < j) {
      a[j] = a[i];
      j--;
    }
    a[i] = temp;
    if (low < i)
      quick_sort(a, low, i - 1);
    if (i < high)
      quick_sort(a, j + 1, high);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<quick_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
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    127d <quick_sort+0x16d>
jmp    114d <quick_sort+0x3d>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1d(%rbp)
jge    1172 <quick_sort+0x62>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x1d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1182 <quick_sort+0x72>
jmp    1190 <quick_sort+0x80>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    114d <quick_sort+0x3d>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11bb <quick_sort+0xab>
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)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11c0 <quick_sort+0xb0>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1e(%rbp)
jge    11e5 <quick_sort+0xd5>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
setg   %al
mov    %al,-0x1e(%rbp)
mov    -0x1e(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11f5 <quick_sort+0xe5>
jmp    1203 <quick_sort+0xf3>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11c0 <quick_sort+0xb0>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    122e <quick_sort+0x11e>
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)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    125a <quick_sort+0x14a>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x14(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
call   1030 <quick_sort@plt>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    1278 <quick_sort+0x168>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x10(%rbp),%edx
call   1030 <quick_sort@plt>
jmp    113c <quick_sort+0x2c>
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<quick_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
cmp    %edx,%esi
jge    121a <quick_sort+0x10a>
mov    %edx,%r14d
mov    %esi,%r15d
mov    %rdi,%r12
movslq %esi,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%r13d
mov    %esi,%ebp
mov    %edx,%ebx
jmp    1148 <quick_sort+0x38>
nopl   0x0(%rax)
cmp    %ebx,%ebp
jge    121a <quick_sort+0x10a>
cmp    %ebx,%ebp
jge    1172 <quick_sort+0x62>
movslq %ebx,%rbx
movslq %ebp,%rax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    (%r12,%rbx,4),%ecx
cmp    %ecx,%r13d
jge    1180 <quick_sort+0x70>
add    $0xffffffffffffffff,%rbx
cmp    %rax,%rbx
jg     1160 <quick_sort+0x50>
cmp    %ebx,%ebp
jl     118b <quick_sort+0x7b>
jmp    11ca <quick_sort+0xba>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ecx,(%r12,%rax,4)
add    $0x1,%ebp
cmp    %ebx,%ebp
jge    11ca <quick_sort+0xba>
movslq %ebp,%rax
lea    (%r12,%rax,4),%rax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    (%rax),%ecx
cmp    %ecx,%r13d
jle    11c0 <quick_sort+0xb0>
add    $0x1,%ebp
add    $0x4,%rax
cmp    %ebp,%ebx
jne    11a0 <quick_sort+0x90>
mov    %ebx,%ebp
jmp    11ca <quick_sort+0xba>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movslq %ebx,%rax
mov    %ecx,(%r12,%rax,4)
add    $0xffffffff,%ebx
movslq %ebp,%rax
mov    %r13d,(%r12,%rax,4)
cmp    %r15d,%eax
jg     11f0 <quick_sort+0xe0>
cmp    %r14d,%ebp
jge    1140 <quick_sort+0x30>
jmp    1207 <quick_sort+0xf7>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
lea    -0x1(%rbp),%edx
mov    %r12,%rdi
mov    %r15d,%esi
call   1030 <quick_sort@plt>
cmp    %r14d,%ebp
jge    1140 <quick_sort+0x30>
lea    0x1(%rbx),%esi
mov    %r12,%rdi
mov    %r14d,%edx
call   1030 <quick_sort@plt>
jmp    1140 <quick_sort+0x30>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @quick_sort(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 = %112, %3
%18 = load i32, i32* %7
%19 = load i32, i32* %8
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %113
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* %9
%28 = load i32*, i32** %4
%29 = load i32, i32* %8
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %28, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = icmp slt i32 %27, %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 %55
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
%53 = load i32, i32* %7
%54 = add nsw i32 %53, 1
store i32 %54, i32* %7
br label %55
55: ; preds = %43, %39
br label %56
56: ; preds = %70, %55
%57 = load i32, i32* %7
%58 = load i32, i32* %8
%59 = icmp slt i32 %57, %58
br i1 %59, label %60, label %68
60: ; preds = %56
%61 = load i32, i32* %9
%62 = load i32*, i32** %4
%63 = load i32, i32* %7
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = icmp sgt i32 %61, %66
br label %68
68: ; preds = %60, %56
%69 = phi i1 [ false, %56 ], [ %67, %60 ]
br i1 %69, label %70, label %73
70: ; preds = %68
%71 = load i32, i32* %7
%72 = add nsw i32 %71, 1
store i32 %72, i32* %7
br label %56
73: ; preds = %68
%74 = load i32, i32* %7
%75 = load i32, i32* %8
%76 = icmp slt i32 %74, %75
br i1 %76, label %77, label %89
77: ; preds = %73
%78 = load i32*, i32** %4
%79 = load i32, i32* %7
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %78, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = load i32*, i32** %4
%84 = load i32, i32* %8
%85 = sext i32 %84 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 %85
store i32 %82, i32* %86
%87 = load i32, i32* %8
%88 = add nsw i32 %87, -1
store i32 %88, i32* %8
br label %89
89: ; preds = %77, %73
%90 = load i32, i32* %9
%91 = load i32*, i32** %4
%92 = load i32, i32* %7
%93 = sext i32 %92 to i64
%94 = getelementptr inbounds i32, i32* %91, i64 %93
store i32 %90, i32* %94
%95 = load i32, i32* %5
%96 = load i32, i32* %7
%97 = icmp slt i32 %95, %96
br i1 %97, label %98, label %103
98: ; preds = %89
%99 = load i32*, i32** %4
%100 = load i32, i32* %5
%101 = load i32, i32* %7
%102 = sub nsw i32 %101, 1
br label %103
103: ; preds = %98, %89
%104 = load i32, i32* %7
%105 = load i32, i32* %6
%106 = icmp slt i32 %104, %105
br i1 %106, label %107, label %112
107: ; preds = %103
%108 = load i32*, i32** %4
%109 = load i32, i32* %8
%110 = add nsw i32 %109, 1
%111 = load i32, i32* %6
br label %112
112: ; preds = %107, %103
br label %17
113: ; preds = %17
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @quick_sort(i32* %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 %63
8: ; preds = %3, %61
%9 = phi i32 [ %50, %61 ], [ %1, %3 ]
%10 = phi i32 [ %51, %61 ], [ %2, %3 ]
%11 = icmp slt i32 %9, %10
br i1 %11, label %12, label %29
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 %6, %18
br i1 %19, label %20, label %23
20: ; preds = %15
%21 = add nsw i64 %16, -1
%22 = icmp sgt i64 %21, %14
br i1 %22, label %15, label %27
23: ; preds = %15
%24 = trunc i64 %16 to i32
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %14
store i32 %18, i32* %25
%26 = add nsw i32 %9, 1
br label %29
27: ; preds = %20
%28 = trunc i64 %21 to i32
br label %29
29: ; preds = %27, %8, %23
%30 = phi i32 [ %24, %23 ], [ %10, %8 ], [ %28, %27 ]
%31 = phi i32 [ %26, %23 ], [ %9, %8 ], [ %9, %27 ]
%32 = icmp slt i32 %31, %30
br i1 %32, label %33, label %49
33: ; preds = %29
%34 = sext i32 %31 to i64
br label %35
35: ; preds = %33, %40
%36 = phi i64 [ %34, %33 ], [ %41, %40 ]
%37 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %36
%38 = load i32, i32* %37
%39 = icmp sgt i32 %6, %38
br i1 %39, label %40, label %44
40: ; preds = %35
%41 = add nsw i64 %36, 1
%42 = trunc i64 %41 to i32
%43 = icmp eq i32 %30, %42
br i1 %43, label %49, label %35
44: ; preds = %35
%45 = trunc i64 %36 to i32
%46 = sext i32 %30 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %46
store i32 %38, i32* %47
%48 = add nsw i32 %30, -1
br label %49
49: ; preds = %40, %29, %44
%50 = phi i32 [ %45, %44 ], [ %31, %29 ], [ %30, %40 ]
%51 = phi i32 [ %48, %44 ], [ %30, %29 ], [ %30, %40 ]
%52 = sext i32 %50 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %52
store i32 %6, i32* %53
%54 = icmp sgt i32 %50, %1
br i1 %54, label %55, label %57
55: ; preds = %49
%56 = add nsw i32 %50, -1
tail call void @quick_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %56)
br label %57
57: ; preds = %55, %49
%58 = icmp slt i32 %50, %2
br i1 %58, label %59, label %61
59: ; preds = %57
%60 = add nsw i32 %51, 1
tail call void @quick_sort(i32* %0, i32 %60, i32 %2)
br label %61
61: ; preds = %59, %57
%62 = icmp slt i32 %50, %51
br i1 %62, label %8, label %63
63: ; preds = %61, %3
ret void
}