int binary_search(int *xs, int n, int x) {
  int l = 0;
  int r = n;
  while (l < r) {
    int k = l + (r - l) / 2;
    int x0 = xs[k];
    if (x0 == x) {
      while (l < k && xs[k - 1] == x) {
        k--;
      }
      return k;
    } else if (x0 < x) {
      l = k + 1;
    } else {
      r = k;
    }
  }
  return n;
}


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
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jge    11e1 <binary_search+0xe1>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    -0x1c(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jne    11b7 <binary_search+0xb7>
jmp    1164 <binary_search+0x64>
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x24(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x2d(%rbp)
jge    118e <binary_search+0x8e>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x24(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
sete   %al
mov    %al,-0x2d(%rbp)
mov    -0x2d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    119e <binary_search+0x9e>
jmp    11ac <binary_search+0xac>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1164 <binary_search+0x64>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    11e7 <binary_search+0xe7>
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11d1 <binary_search+0xd1>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11d7 <binary_search+0xd7>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    11dc <binary_search+0xdc>
jmp    111b <binary_search+0x1b>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<binary_search>:
push   %rbx
xor    %r9d,%r9d
mov    %esi,%r8d
jmp    1124 <binary_search+0x24>
nopl   0x0(%rax)
lea    0x1(%r11),%ecx
cmp    %edx,%r10d
cmovl  %ecx,%r9d
cmovge %r11d,%r8d
cmp    %edx,%r10d
je     1187 <binary_search+0x87>
mov    %r8d,%ecx
sub    %r9d,%ecx
jle    1185 <binary_search+0x85>
mov    %ecx,%ebx
shr    $0x1f,%ebx
add    %ecx,%ebx
sar    %ebx
lea    (%rbx,%r9,1),%r11d
movslq %r11d,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%r10d
cmp    %edx,%r10d
jne    1110 <binary_search+0x10>
movslq %r9d,%rcx
movslq %ebx,%rbx
add    %rcx,%rbx
cmp    %r11d,%r9d
cmovl  %r9d,%r11d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
cmp    %rcx,%rbx
jle    1180 <binary_search+0x80>
lea    -0x1(%rbx),%rax
cmp    %edx,-0x4(%rdi,%rbx,4)
mov    %rax,%rbx
je     1160 <binary_search+0x60>
add    $0x1,%eax
jmp    111f <binary_search+0x1f>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r11d,%eax
jmp    111f <binary_search+0x1f>
mov    %esi,%eax
pop    %rbx
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
%11 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 0, i32* %8
%12 = load i32, i32* %6
store i32 %12, i32* %9
br label %13
13: ; preds = %63, %3
%14 = load i32, i32* %8
%15 = load i32, i32* %9
%16 = icmp slt i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %64
17: ; preds = %13
%18 = load i32, i32* %8
%19 = load i32, i32* %9
%20 = load i32, i32* %8
%21 = sub nsw i32 %19, %20
%22 = sdiv i32 %21, 2
%23 = add nsw i32 %18, %22
store i32 %23, i32* %10
%24 = load i32*, i32** %5
%25 = load i32, i32* %10
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
store i32 %28, i32* %11
%29 = load i32, i32* %11
%30 = load i32, i32* %7
%31 = icmp eq i32 %29, %30
br i1 %31, label %32, label %53
32: ; preds = %17
br label %33
33: ; preds = %48, %32
%34 = load i32, i32* %8
%35 = load i32, i32* %10
%36 = icmp slt i32 %34, %35
br i1 %36, label %37, label %46
37: ; preds = %33
%38 = load i32*, i32** %5
%39 = load i32, i32* %10
%40 = sub nsw i32 %39, 1
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %41
%43 = load i32, i32* %42
%44 = load i32, i32* %7
%45 = icmp eq i32 %43, %44
br label %46
46: ; preds = %37, %33
%47 = phi i1 [ false, %33 ], [ %45, %37 ]
br i1 %47, label %48, label %51
48: ; preds = %46
%49 = load i32, i32* %10
%50 = add nsw i32 %49, -1
store i32 %50, i32* %10
br label %33
51: ; preds = %46
%52 = load i32, i32* %10
store i32 %52, i32* %4
br label %66
53: ; preds = %17
%54 = load i32, i32* %11
%55 = load i32, i32* %7
%56 = icmp slt i32 %54, %55
br i1 %56, label %57, label %60
57: ; preds = %53
%58 = load i32, i32* %10
%59 = add nsw i32 %58, 1
store i32 %59, i32* %8
br label %62
60: ; preds = %53
%61 = load i32, i32* %10
store i32 %61, i32* %9
br label %62
62: ; preds = %60, %57
br label %63
63: ; preds = %62
br label %13
64: ; preds = %13
%65 = load i32, i32* %6
store i32 %65, i32* %4
br label %66
66: ; preds = %64, %51
%67 = load i32, i32* %4
ret i32 %67
}

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