int partition(int *arr, int n, int index) {
  int elem = arr[index];
  int pivotIndex = 0;
  arr[index] = arr[n - 1];
  arr[n - 1] = elem;
  for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
    if (arr[i] < elem) {
      int tmp = arr[pivotIndex];
      arr[pivotIndex] = arr[i];
      arr[i] = tmp;
      pivotIndex++;
    }
  }
  arr[n - 1] = arr[pivotIndex];
  arr[pivotIndex] = elem;
  return pivotIndex;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    11cb <partition+0xcb>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11b8 <partition+0xb8>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11bd <partition+0xbd>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1158 <partition+0x58>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
movslq %edx,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%r11d
movslq %esi,%rdx
lea    -0x1(%rdx),%r9
mov    -0x4(%rdi,%rdx,4),%esi
mov    %esi,(%rdi,%rax,4)
mov    %r11d,-0x4(%rdi,%rdx,4)
xor    %eax,%eax
cmp    $0x2,%edx
jl     114c <partition+0x4c>
mov    %r9d,%r8d
cmp    $0x1,%r9d
jne    115a <partition+0x5a>
xor    %esi,%esi
xor    %eax,%eax
test   $0x1,%r8b
je     114c <partition+0x4c>
mov    (%rdi,%rsi,4),%edx
cmp    %r11d,%edx
jge    114c <partition+0x4c>
cltq
mov    (%rdi,%rax,4),%r8d
mov    %edx,(%rdi,%rax,4)
mov    %r8d,(%rdi,%rsi,4)
add    $0x1,%eax
cltq
mov    (%rdi,%rax,4),%edx
mov    %edx,(%rdi,%r9,4)
mov    %r11d,(%rdi,%rax,4)
ret
mov    %r8d,%r10d
and    $0xfffffffe,%r10d
xor    %esi,%esi
xor    %eax,%eax
jmp    1179 <partition+0x79>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x2,%rsi
cmp    %rsi,%r10
je     112e <partition+0x2e>
mov    (%rdi,%rsi,4),%edx
cmp    %r11d,%edx
jge    118f <partition+0x8f>
cltq
mov    (%rdi,%rax,4),%ecx
mov    %edx,(%rdi,%rax,4)
mov    %ecx,(%rdi,%rsi,4)
add    $0x1,%eax
mov    0x4(%rdi,%rsi,4),%edx
cmp    %r11d,%edx
jge    1170 <partition+0x70>
cltq
mov    (%rdi,%rax,4),%ecx
mov    %edx,(%rdi,%rax,4)
mov    %ecx,0x4(%rdi,%rsi,4)
add    $0x1,%eax
jmp    1170 <partition+0x70>

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @partition(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = sext i32 %2 to i64
%5 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %4
%6 = load i32, i32* %5
%7 = add nsw i32 %1, -1
%8 = sext i32 %7 to i64
%9 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %8
%10 = load i32, i32* %9
store i32 %10, i32* %5
store i32 %6, i32* %9
%11 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %11, label %12, label %32
12: ; preds = %3
%13 = zext i32 %7 to i64
%14 = and i64 %13, 1
%15 = icmp eq i32 %7, 1
br i1 %15, label %18, label %16
16: ; preds = %12
%17 = and i64 %13, 4294967294
br label %37
18: ; preds = %60, %12
%19 = phi i32 [ undef, %12 ], [ %61, %60 ]
%20 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %62, %60 ]
%21 = phi i32 [ 0, %12 ], [ %61, %60 ]
%22 = icmp eq i64 %14, 0
br i1 %22, label %32, label %23
23: ; preds = %18
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%25 = load i32, i32* %24
%26 = icmp slt i32 %25, %6
br i1 %26, label %27, label %32
27: ; preds = %23
%28 = sext i32 %21 to i64
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %28
%30 = load i32, i32* %29
store i32 %25, i32* %29
store i32 %30, i32* %24
%31 = add nsw i32 %21, 1
br label %32
32: ; preds = %18, %27, %23, %3
%33 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %19, %18 ], [ %31, %27 ], [ %21, %23 ]
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
store i32 %36, i32* %9
store i32 %6, i32* %35
ret i32 %33
37: ; preds = %60, %16
%38 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %62, %60 ]
%39 = phi i32 [ 0, %16 ], [ %61, %60 ]
%40 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %63, %60 ]
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %38
%42 = load i32, i32* %41
%43 = icmp slt i32 %42, %6
br i1 %43, label %44, label %49
44: ; preds = %37
%45 = sext i32 %39 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
store i32 %42, i32* %46
store i32 %47, i32* %41
%48 = add nsw i32 %39, 1
br label %49
49: ; preds = %37, %44
%50 = phi i32 [ %48, %44 ], [ %39, %37 ]
%51 = or i64 %38, 1
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = icmp slt i32 %53, %6
br i1 %54, label %55, label %60
55: ; preds = %49
%56 = sext i32 %50 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
store i32 %53, i32* %57
store i32 %58, i32* %52
%59 = add nsw i32 %50, 1
br label %60
60: ; preds = %55, %49
%61 = phi i32 [ %59, %55 ], [ %50, %49 ]
%62 = add nuw nsw i64 %38, 2
%63 = add i64 %40, 2
%64 = icmp eq i64 %63, %17
br i1 %64, label %18, label %37
}