int partition(int *a, int p, int q) {
  int pivot = a[p];
  int i = p, j = q;
  while (i < j) {
    while (i < j && a[j] > pivot)
      j--;
    a[i] = a[j];
    while (i < j && a[i] <= pivot)
      i++;
    a[j] = a[i];
  }
  a[i] = pivot;
  return i;
}


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 -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11f0 <partition+0xf0>
jmp    1139 <partition+0x39>
mov    -0x18(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1d(%rbp)
jge    115e <partition+0x5e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setg   %al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x1d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    116e <partition+0x6e>
jmp    117c <partition+0x7c>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1139 <partition+0x39>
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    -0x18(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1e(%rbp)
jge    11b7 <partition+0xb7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x1e(%rbp)
mov    -0x1e(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11c7 <partition+0xc7>
jmp    11d5 <partition+0xd5>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1192 <partition+0x92>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1128 <partition+0x28>
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>:
mov    %esi,%eax
movslq %esi,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%r9d
cmp    %edx,%ecx
jl     1123 <partition+0x23>
mov    %r9d,(%rdi,%rcx,4)
ret
mov    %r8,%rcx
mov    %edx,%eax
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
mov    %ecx,(%rdi,%r8,4)
cmp    %r8d,%eax
jge    119b <partition+0x9b>
cmp    %edx,%eax
jge    1150 <partition+0x50>
movslq %edx,%rdx
movslq %eax,%rsi
nopl   (%rax)
cmp    %r9d,(%rdi,%rdx,4)
jle    1153 <partition+0x53>
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
cmp    %rsi,%rdx
jg     1130 <partition+0x30>
mov    %eax,%edx
jmp    1153 <partition+0x53>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movslq %eax,%rsi
movslq %edx,%r8
mov    (%rdi,%r8,4),%ecx
mov    %ecx,(%rdi,%rsi,4)
cmp    %r8d,%eax
jge    111a <partition+0x1a>
cmp    %r9d,%ecx
jle    1170 <partition+0x70>
mov    %rsi,%rax
jmp    1193 <partition+0x93>
nopl   0x0(%rax)
lea    -0x1(%r8),%rcx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
cmp    %rsi,%rcx
je     1112 <partition+0x12>
lea    0x1(%rsi),%rax
cmp    %r9d,0x4(%rdi,%rsi,4)
mov    %rax,%rsi
jle    1180 <partition+0x80>
movslq %eax,%rcx
jmp    1117 <partition+0x17>
movslq %eax,%rcx
mov    %r9d,(%rdi,%rcx,4)
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
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%10 = load i32*, i32** %4
%11 = load i32, i32* %5
%12 = sext i32 %11 to i64
%13 = getelementptr inbounds i32, i32* %10, i64 %12
%14 = load i32, i32* %13
store i32 %14, i32* %7
%15 = load i32, i32* %5
store i32 %15, i32* %8
%16 = load i32, i32* %6
store i32 %16, i32* %9
br label %17
17: ; preds = %66, %3
%18 = load i32, i32* %8
%19 = load i32, i32* %9
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %76
21: ; preds = %17
br label %22
22: ; preds = %36, %21
%23 = load i32, i32* %8
%24 = load i32, i32* %9
%25 = icmp slt i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %34
26: ; preds = %22
%27 = load i32*, i32** %4
%28 = load i32, i32* %9
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %27, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = load i32, i32* %7
%33 = icmp sgt i32 %31, %32
br label %34
34: ; preds = %26, %22
%35 = phi i1 [ false, %22 ], [ %33, %26 ]
br i1 %35, label %36, label %39
36: ; preds = %34
%37 = load i32, i32* %9
%38 = add nsw i32 %37, -1
store i32 %38, i32* %9
br label %22
39: ; preds = %34
%40 = load i32*, i32** %4
%41 = load i32, i32* %9
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = load i32*, i32** %4
%46 = load i32, i32* %8
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %47
store i32 %44, i32* %48
br label %49
49: ; preds = %63, %39
%50 = load i32, i32* %8
%51 = load i32, i32* %9
%52 = icmp slt i32 %50, %51
br i1 %52, label %53, label %61
53: ; preds = %49
%54 = load i32*, i32** %4
%55 = load i32, i32* %8
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds i32, i32* %54, i64 %56
%58 = load i32, i32* %57
%59 = load i32, i32* %7
%60 = icmp sle i32 %58, %59
br label %61
61: ; preds = %53, %49
%62 = phi i1 [ false, %49 ], [ %60, %53 ]
br i1 %62, label %63, label %66
63: ; preds = %61
%64 = load i32, i32* %8
%65 = add nsw i32 %64, 1
store i32 %65, i32* %8
br label %49
66: ; preds = %61
%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* %9
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 %74
store i32 %71, i32* %75
br label %17
76: ; preds = %17
%77 = load i32, i32* %7
%78 = load i32*, i32** %4
%79 = load i32, i32* %8
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %78, i64 %80
store i32 %77, i32* %81
%82 = load i32, i32* %8
ret i32 %82
}

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