int binary_search(int arr[], int n, int key) {
  int first = 0;
  int last = n - 1;
  while (first < last) {
    int mid = (first + last) / 2;
    if (arr[mid] == key)
      return mid;
    else if (arr[mid] > key)
      last = mid - 1;
    else
      first = mid + 1;
  }
  return -1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<binary_search>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    118f <binary_search+0x8f>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    -0x20(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jne    115a <binary_search+0x5a>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1196 <binary_search+0x96>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jle    117c <binary_search+0x7c>
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1185 <binary_search+0x85>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    118a <binary_search+0x8a>
jmp    111e <binary_search+0x1e>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<binary_search>:
mov    $0xffffffff,%eax
cmp    $0x2,%esi
jl     1155 <binary_search+0x55>
add    $0xffffffff,%esi
xor    %r8d,%r8d
jmp    112c <binary_search+0x2c>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%r10d
mov    %r10d,%r8d
cmp    %esi,%r8d
jge    1155 <binary_search+0x55>
lea    (%rsi,%r8,1),%r9d
mov    %r9d,%r10d
shr    $0x1f,%r10d
add    %r9d,%r10d
sar    %r10d
movslq %r10d,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
cmp    %edx,%ecx
je     1156 <binary_search+0x56>
jle    1120 <binary_search+0x20>
add    $0xffffffff,%r10d
mov    %r10d,%esi
cmp    %esi,%r8d
jl     112c <binary_search+0x2c>
ret
mov    %r10d,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @binary_search(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** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 0, i32* %8
%11 = load i32, i32* %6
%12 = sub nsw i32 %11, 1
store i32 %12, i32* %9
br label %13
13: ; preds = %46, %3
%14 = load i32, i32* %8
%15 = load i32, i32* %9
%16 = icmp slt i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %47
17: ; preds = %13
%18 = load i32, i32* %8
%19 = load i32, i32* %9
%20 = add nsw i32 %18, %19
%21 = sdiv i32 %20, 2
store i32 %21, i32* %10
%22 = load i32*, i32** %5
%23 = load i32, i32* %10
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
%27 = load i32, i32* %7
%28 = icmp eq i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %31
29: ; preds = %17
%30 = load i32, i32* %10
store i32 %30, i32* %4
br label %48
31: ; preds = %17
%32 = load i32*, i32** %5
%33 = load i32, i32* %10
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = load i32, i32* %7
%38 = icmp sgt i32 %36, %37
br i1 %38, label %39, label %42
39: ; preds = %31
%40 = load i32, i32* %10
%41 = sub nsw i32 %40, 1
store i32 %41, i32* %9
br label %45
42: ; preds = %31
%43 = load i32, i32* %10
%44 = add nsw i32 %43, 1
store i32 %44, i32* %8
br label %45
45: ; preds = %42, %39
br label %46
46: ; preds = %45
br label %13
47: ; preds = %13
store i32 -1, i32* %4
br label %48
48: ; preds = %47, %29
%49 = load i32, i32* %4
ret i32 %49
}

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