unsigned int partition(unsigned int *a, unsigned int n) {
  unsigned int pivot_idx = 0;
  for (unsigned int i = 1; i < n; i++) {
    if (a[i] < a[pivot_idx]) {
      unsigned int pivot = a[pivot_idx];
      a[pivot_idx] = a[i];
      pivot_idx++;
      a[i] = a[pivot_idx];
      a[pivot_idx] = pivot;
    }
  }
  return pivot_idx;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
movl   $0x1,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jae    119d <partition+0x9d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x10(%rbp),%edx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jae    118a <partition+0x8a>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    118f <partition+0x8f>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1119 <partition+0x19>
mov    -0x10(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
xor    %eax,%eax
cmp    $0x2,%esi
jb     1149 <partition+0x49>
mov    %esi,%r8d
xor    %eax,%eax
mov    $0x1,%edx
jmp    1129 <partition+0x29>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%r8
je     1149 <partition+0x49>
mov    (%rdi,%rdx,4),%ecx
mov    %eax,%esi
mov    (%rdi,%rsi,4),%r9d
cmp    %r9d,%ecx
jae    1120 <partition+0x20>
mov    %ecx,(%rdi,%rsi,4)
add    $0x1,%eax
mov    (%rdi,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,(%rdi,%rdx,4)
mov    %r9d,(%rdi,%rax,4)
jmp    1120 <partition+0x20>
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @partition(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
store i32* %0, i32** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
store i32 1, i32* %6
br label %8
8: ; preds = %56, %2
%9 = load i32, i32* %6
%10 = load i32, i32* %4
%11 = icmp ult i32 %9, %10
br i1 %11, label %12, label %59
12: ; preds = %8
%13 = load i32*, i32** %3
%14 = load i32, i32* %6
%15 = zext i32 %14 to i64
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %15
%17 = load i32, i32* %16
%18 = load i32*, i32** %3
%19 = load i32, i32* %5
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = icmp ult i32 %17, %22
br i1 %23, label %24, label %55
24: ; preds = %12
%25 = load i32*, i32** %3
%26 = load i32, i32* %5
%27 = zext i32 %26 to i64
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %27
%29 = load i32, i32* %28
store i32 %29, i32* %7
%30 = load i32*, i32** %3
%31 = load i32, i32* %6
%32 = zext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %32
%34 = load i32, i32* %33
%35 = load i32*, i32** %3
%36 = load i32, i32* %5
%37 = zext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 %37
store i32 %34, i32* %38
%39 = load i32, i32* %5
%40 = add i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %5
%41 = load i32*, i32** %3
%42 = load i32, i32* %5
%43 = zext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = load i32*, i32** %3
%47 = load i32, i32* %6
%48 = zext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds i32, i32* %46, i64 %48
store i32 %45, i32* %49
%50 = load i32, i32* %7
%51 = load i32*, i32** %3
%52 = load i32, i32* %5
%53 = zext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %53
store i32 %50, i32* %54
br label %55
55: ; preds = %24, %12
br label %56
56: ; preds = %55
%57 = load i32, i32* %6
%58 = add i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %6
br label %8
59: ; preds = %8
%60 = load i32, i32* %5
ret i32 %60
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @partition(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp ugt i32 %1, 1
br i1 %3, label %4, label %6
4: ; preds = %2
%5 = zext i32 %1 to i64
br label %8
6: ; preds = %22, %2
%7 = phi i32 [ 0, %2 ], [ %23, %22 ]
ret i32 %7
8: ; preds = %4, %22
%9 = phi i64 [ 1, %4 ], [ %24, %22 ]
%10 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %23, %22 ]
%11 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %9
%12 = load i32, i32* %11
%13 = zext i32 %10 to i64
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %13
%15 = load i32, i32* %14
%16 = icmp ult i32 %12, %15
br i1 %16, label %17, label %22
17: ; preds = %8
store i32 %12, i32* %14
%18 = add i32 %10, 1
%19 = zext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %19
%21 = load i32, i32* %20
store i32 %21, i32* %11
store i32 %15, i32* %20
br label %22
22: ; preds = %8, %17
%23 = phi i32 [ %18, %17 ], [ %10, %8 ]
%24 = add nuw nsw i64 %9, 1
%25 = icmp eq i64 %24, %5
br i1 %25, label %6, label %8
}