int partition(int a[], int first, int last) {
  int i = first, j = last, k = 0, pivot = first;
  int temp;
  while (i < j) {
    while (a[i] <= a[first] && i < last) {
      i++;
    }
    while (a[j] > a[first]) {
      j--;
    }
    if (i < j) {
      temp = a[i];
      a[i] = a[j];
      a[j] = temp;
    } else {
      pivot = j;
    }
  }
  temp = a[j];
  a[j] = a[first];
  a[first] = temp;
  return j;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
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)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    1200 <partition+0x100>
jmp    1138 <partition+0x38>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%rdx
movslq -0xc(%rbp),%rsi
xor    %eax,%eax
cmp    (%rdx,%rsi,4),%ecx
mov    %al,-0x25(%rbp)
jg     1165 <partition+0x65>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x25(%rbp)
mov    -0x25(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1175 <partition+0x75>
jmp    1183 <partition+0x83>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1138 <partition+0x38>
jmp    1188 <partition+0x88>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0xc(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    11b2 <partition+0xb2>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1188 <partition+0x88>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11f5 <partition+0xf5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
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    -0x24(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11fb <partition+0xfb>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1127 <partition+0x27>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
push   %rbp
push   %rbx
movslq %esi,%r8
cmp    %edx,%esi
jge    116b <partition+0x6b>
movslq %edx,%r10
lea    0x4(%rdi),%r9
mov    (%rdi,%r8,4),%r11d
movslq %esi,%rbx
lea    -0x1(%rbx),%esi
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rdi,%rbx,4),%eax
lea    0x1(%rbx),%rcx
add    $0x1,%esi
cmp    %r11d,%eax
jg     1137 <partition+0x37>
cmp    %r10,%rbx
mov    %rcx,%rbx
jl     1120 <partition+0x20>
movslq %edx,%rbx
lea    0x1(%rbx),%edx
lea    (%r9,%rbx,4),%rbx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x4(%rbx),%ebp
add    $0xfffffffffffffffc,%rbx
add    $0xffffffff,%edx
cmp    %r11d,%ebp
jg     1150 <partition+0x50>
cmp    %edx,%esi
jge    116b <partition+0x6b>
mov    %ebp,-0x4(%rdi,%rcx,4)
mov    %eax,(%rbx)
jmp    1110 <partition+0x10>
movslq %edx,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%ecx
mov    (%rdi,%r8,4),%edx
mov    %edx,(%rdi,%rax,4)
mov    %ecx,(%rdi,%r8,4)
pop    %rbx
pop    %rbp
ret

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
%11 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%12 = load i32, i32* %5
store i32 %12, i32* %7
%13 = load i32, i32* %6
store i32 %13, i32* %8
store i32 0, i32* %9
%14 = load i32, i32* %5
store i32 %14, i32* %10
br label %15
15: ; preds = %83, %3
%16 = load i32, i32* %7
%17 = load i32, i32* %8
%18 = icmp slt i32 %16, %17
br i1 %18, label %19, label %84
19: ; preds = %15
br label %20
20: ; preds = %38, %19
%21 = load i32*, i32** %4
%22 = load i32, i32* %7
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = load i32*, i32** %4
%27 = load i32, i32* %5
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %26, i64 %28
%30 = load i32, i32* %29
%31 = icmp sle i32 %25, %30
br i1 %31, label %32, label %36
32: ; preds = %20
%33 = load i32, i32* %7
%34 = load i32, i32* %6
%35 = icmp slt i32 %33, %34
br label %36
36: ; preds = %32, %20
%37 = phi i1 [ false, %20 ], [ %35, %32 ]
br i1 %37, label %38, label %41
38: ; preds = %36
%39 = load i32, i32* %7
%40 = add nsw i32 %39, 1
store i32 %40, i32* %7
br label %20
41: ; preds = %36
br label %42
42: ; preds = %54, %41
%43 = load i32*, i32** %4
%44 = load i32, i32* %8
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds i32, i32* %43, i64 %45
%47 = load i32, i32* %46
%48 = load i32*, i32** %4
%49 = load i32, i32* %5
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = icmp sgt i32 %47, %52
br i1 %53, label %54, label %57
54: ; preds = %42
%55 = load i32, i32* %8
%56 = add nsw i32 %55, -1
store i32 %56, i32* %8
br label %42
57: ; preds = %42
%58 = load i32, i32* %7
%59 = load i32, i32* %8
%60 = icmp slt i32 %58, %59
br i1 %60, label %61, label %81
61: ; preds = %57
%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
store i32 %66, i32* %11
%67 = load i32*, i32** %4
%68 = load i32, i32* %8
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %67, i64 %69
%71 = load i32, i32* %70
%72 = load i32*, i32** %4
%73 = load i32, i32* %7
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 %74
store i32 %71, i32* %75
%76 = load i32, i32* %11
%77 = load i32*, i32** %4
%78 = load i32, i32* %8
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %77, i64 %79
store i32 %76, i32* %80
br label %83
81: ; preds = %57
%82 = load i32, i32* %8
store i32 %82, i32* %10
br label %83
83: ; preds = %81, %61
br label %15
84: ; preds = %15
%85 = load i32*, i32** %4
%86 = load i32, i32* %8
%87 = sext i32 %86 to i64
%88 = getelementptr inbounds i32, i32* %85, i64 %87
%89 = load i32, i32* %88
store i32 %89, i32* %11
%90 = load i32*, i32** %4
%91 = load i32, i32* %5
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %90, i64 %92
%94 = load i32, i32* %93
%95 = load i32*, i32** %4
%96 = load i32, i32* %8
%97 = sext i32 %96 to i64
%98 = getelementptr inbounds i32, i32* %95, i64 %97
store i32 %94, i32* %98
%99 = load i32, i32* %11
%100 = load i32*, i32** %4
%101 = load i32, i32* %5
%102 = sext i32 %101 to i64
%103 = getelementptr inbounds i32, i32* %100, i64 %102
store i32 %99, i32* %103
%104 = load i32, i32* %8
ret i32 %104
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @partition(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp slt i32 %1, %2
%5 = sext i32 %1 to i64
br i1 %4, label %6, label %39
6: ; preds = %3
%7 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %5
%8 = sext i32 %2 to i64
br label %9
9: ; preds = %35, %6
%10 = phi i32 [ %1, %6 ], [ %24, %35 ]
%11 = phi i32 [ %2, %6 ], [ %33, %35 ]
%12 = load i32, i32* %7
%13 = sext i32 %10 to i64
br label %14
14: ; preds = %14, %9
%15 = phi i64 [ %21, %14 ], [ %13, %9 ]
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %15
%17 = load i32, i32* %16
%18 = icmp sle i32 %17, %12
%19 = icmp slt i64 %15, %8
%20 = select i1 %18, i1 %19, i1 false
%21 = add nsw i64 %15, 1
br i1 %20, label %14, label %22
22: ; preds = %14
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %15
%24 = trunc i64 %15 to i32
%25 = sext i32 %11 to i64
br label %26
26: ; preds = %26, %22
%27 = phi i64 [ %31, %26 ], [ %25, %22 ]
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %27
%29 = load i32, i32* %28
%30 = icmp sgt i32 %29, %12
%31 = add i64 %27, -1
br i1 %30, label %26, label %32
32: ; preds = %26
%33 = trunc i64 %27 to i32
%34 = icmp slt i32 %24, %33
br i1 %34, label %35, label %37
35: ; preds = %32
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %27
store i32 %29, i32* %23
store i32 %17, i32* %36
br label %9
37: ; preds = %32
%38 = trunc i64 %27 to i32
br label %39
39: ; preds = %3, %37
%40 = phi i32 [ %38, %37 ], [ %2, %3 ]
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %5
%45 = load i32, i32* %44
store i32 %45, i32* %42
store i32 %43, i32* %44
ret i32 %40
}