int partition(int *ar, int left, int right, int pivot_idx) {
  int pivot_value = ar[pivot_idx];
  int temp = ar[right];
  ar[right] = ar[pivot_idx];
  ar[pivot_idx] = temp;
  int store_idx = left;
  while (left < right) {
    if (ar[left] < pivot_value) {
      temp = ar[store_idx];
      ar[store_idx] = ar[left];
      ar[left] = temp;
      store_idx++;
    }
    left++;
  }
  temp = ar[right];
  ar[right] = ar[store_idx];
  ar[store_idx] = temp;
  return store_idx;
}


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 -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11c0 <partition+0xc0>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11b2 <partition+0xb2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1157 <partition+0x57>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
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    -0x1c(%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>:
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%r11d
movslq %edx,%r8
mov    (%rdi,%r8,4),%r9d
mov    %r11d,(%rdi,%r8,4)
mov    %r9d,(%rdi,%rcx,4)
cmp    %r8d,%esi
jge    114a <partition+0x4a>
movslq %esi,%rcx
sub    %esi,%edx
mov    %rcx,%r9
not    %r9
test   $0x1,%dl
je     1145 <partition+0x45>
mov    (%rdi,%rcx,4),%edx
cmp    %r11d,%edx
jge    1141 <partition+0x41>
mov    (%rdi,%rcx,4),%r10d
mov    %edx,(%rdi,%rcx,4)
mov    %r10d,(%rdi,%rcx,4)
add    $0x1,%esi
add    $0x1,%rcx
add    %r8,%r9
jne    1169 <partition+0x69>
mov    (%rdi,%r8,4),%ecx
movslq %esi,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%edx
mov    %edx,(%rdi,%r8,4)
mov    %ecx,(%rdi,%rax,4)
ret
nopl   0x0(%rax)
add    $0x2,%rcx
cmp    %rcx,%r8
je     114a <partition+0x4a>
mov    (%rdi,%rcx,4),%edx
cmp    %r11d,%edx
jge    1180 <partition+0x80>
movslq %esi,%rsi
mov    (%rdi,%rsi,4),%eax
mov    %edx,(%rdi,%rsi,4)
mov    %eax,(%rdi,%rcx,4)
add    $0x1,%esi
mov    0x4(%rdi,%rcx,4),%edx
cmp    %r11d,%edx
jge    1160 <partition+0x60>
movslq %esi,%rsi
mov    (%rdi,%rsi,4),%eax
mov    %edx,(%rdi,%rsi,4)
mov    %eax,0x4(%rdi,%rcx,4)
add    $0x1,%esi
jmp    1160 <partition+0x60>

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @partition(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = sext i32 %3 to i64
%6 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %5
%7 = load i32, i32* %6
%8 = sext i32 %2 to i64
%9 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %8
%10 = load i32, i32* %9
store i32 %7, i32* %9
store i32 %10, i32* %6
%11 = icmp slt i32 %1, %2
br i1 %11, label %12, label %62
12: ; preds = %4
%13 = sext i32 %1 to i64
%14 = sub nsw i64 %8, %13
%15 = xor i64 %13, -1
%16 = and i64 %14, 1
%17 = icmp eq i64 %16, 0
br i1 %17, label %30, label %18
18: ; preds = %12
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %13
%20 = load i32, i32* %19
%21 = icmp slt i32 %20, %7
br i1 %21, label %22, label %27
22: ; preds = %18
%23 = sext i32 %1 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
store i32 %20, i32* %24
store i32 %25, i32* %19
%26 = add nsw i32 %1, 1
br label %27
27: ; preds = %22, %18
%28 = phi i32 [ %26, %22 ], [ %1, %18 ]
%29 = add nsw i64 %13, 1
br label %30
30: ; preds = %27, %12
%31 = phi i32 [ undef, %12 ], [ %28, %27 ]
%32 = phi i64 [ %13, %12 ], [ %29, %27 ]
%33 = phi i32 [ %1, %12 ], [ %28, %27 ]
%34 = sub nsw i64 0, %8
%35 = icmp eq i64 %15, %34
br i1 %35, label %62, label %36
36: ; preds = %30, %58
%37 = phi i64 [ %60, %58 ], [ %32, %30 ]
%38 = phi i32 [ %59, %58 ], [ %33, %30 ]
%39 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %37
%40 = load i32, i32* %39
%41 = icmp slt i32 %40, %7
br i1 %41, label %42, label %47
42: ; preds = %36
%43 = sext i32 %38 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
store i32 %40, i32* %44
store i32 %45, i32* %39
%46 = add nsw i32 %38, 1
br label %47
47: ; preds = %42, %36
%48 = phi i32 [ %46, %42 ], [ %38, %36 ]
%49 = add nsw i64 %37, 1
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %49
%51 = load i32, i32* %50
%52 = icmp slt i32 %51, %7
br i1 %52, label %53, label %58
53: ; preds = %47
%54 = sext i32 %48 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
store i32 %51, i32* %55
store i32 %56, i32* %50
%57 = add nsw i32 %48, 1
br label %58
58: ; preds = %53, %47
%59 = phi i32 [ %57, %53 ], [ %48, %47 ]
%60 = add nsw i64 %37, 2
%61 = icmp eq i64 %60, %8
br i1 %61, label %62, label %36
62: ; preds = %30, %58, %4
%63 = phi i32 [ %1, %4 ], [ %31, %30 ], [ %59, %58 ]
%64 = load i32, i32* %9
%65 = sext i32 %63 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
store i32 %67, i32* %9
store i32 %64, i32* %66
ret i32 %63
}