char *ultoa(unsigned long num, char *res, int radix) {
  unsigned i;
  static const char digs[] = "0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
  char buf[64];
  i = 0;
  do {
    buf[i++] = digs[num % (unsigned)radix];
  } while (num /= (unsigned)radix);
  do
    *res++ = buf[--i];
  while (i);
  *res = 0;
  return res;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<ultoa>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
lea    0xed7(%rip),%rax
mov    (%rax,%rdx,1),%cl
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    %eax,%eax
mov    %cl,-0x60(%rbp,%rax,1)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x8(%rbp),%rax
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rax,-0x8(%rbp)
cmp    $0x0,%rax
jne    1116 <ultoa+0x16>
jmp    115e <ultoa+0x5e>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    %eax,%eax
mov    -0x60(%rbp,%rax,1),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
mov    %cl,(%rax)
cmpl   $0x0,-0x18(%rbp)
jne    115e <ultoa+0x5e>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movb   $0x0,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<ultoa>:
mov    %edx,%r9d
xor    %r8d,%r8d
mov    $0xffffffff,%r11d
lea    0xeed(%rip),%r10
jmp    1144 <ultoa+0x44>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %rdi,%rax
xor    %edx,%edx
div    %r9
movzbl (%rdx,%r10,1),%edx
mov    %r8d,%ecx
add    $0x1,%r8d
mov    %dl,-0x48(%rsp,%rcx,1)
add    $0x1,%r11d
cmp    %r9,%rdi
mov    %rax,%rdi
jb     1156 <ultoa+0x56>
mov    %rdi,%rax
shr    $0x20,%rax
jne    1120 <ultoa+0x20>
mov    %edi,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r9d
jmp    1128 <ultoa+0x28>
lea    -0x1(%r8),%edx
cmp    $0x1f,%edx
jae    1167 <ultoa+0x67>
mov    %rsi,%rax
jmp    122a <ultoa+0x12a>
lea    0x1(%rdx),%r9
mov    %r9,%r10
and    $0xffffffffffffffe0,%r10
lea    (%rsi,%r10,1),%rax
add    $0x1,%r11d
and    $0xffffffe0,%r11d
sub    %r11d,%r8d
mov    %edx,%r11d
add    $0x1,%r11
and    $0xffffffffffffffe0,%r11
xor    %edi,%edi
pxor   %xmm0,%xmm0
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    %edx,%ecx
movdqu -0x67(%rsp,%rcx,1),%xmm1
movdqu -0x57(%rsp,%rcx,1),%xmm2
movdqa %xmm2,%xmm3
punpcklbw %xmm0,%xmm3
pshufd $0x4e,%xmm3,%xmm3
pshuflw $0x1b,%xmm3,%xmm3
pshufhw $0x1b,%xmm3,%xmm3
punpckhbw %xmm0,%xmm2
pshufd $0x4e,%xmm2,%xmm2
pshuflw $0x1b,%xmm2,%xmm2
pshufhw $0x1b,%xmm2,%xmm2
packuswb %xmm3,%xmm2
movdqa %xmm1,%xmm3
punpcklbw %xmm0,%xmm3
pshufd $0x4e,%xmm3,%xmm3
pshuflw $0x1b,%xmm3,%xmm3
pshufhw $0x1b,%xmm3,%xmm3
punpckhbw %xmm0,%xmm1
pshufd $0x4e,%xmm1,%xmm1
pshuflw $0x1b,%xmm1,%xmm1
pshufhw $0x1b,%xmm1,%xmm1
packuswb %xmm3,%xmm1
movdqu %xmm2,(%rsi,%rdi,1)
movdqu %xmm1,0x10(%rsi,%rdi,1)
add    $0x20,%rdi
add    $0xffffffe0,%edx
cmp    %rdi,%r11
jne    11a0 <ultoa+0xa0>
cmp    %r10,%r9
je     1252 <ultoa+0x152>
mov    %r8d,%edi
neg    %edi
add    $0xffffffff,%r8d
lea    (%rsp,%r8,1),%rdx
add    $0xffffffffffffffb8,%rdx
xor    %esi,%esi
nopl   (%rax)
movzbl (%rdx,%rsi,1),%ecx
mov    %cl,(%rax)
add    $0x1,%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
cmp    %esi,%edi
jne    1240 <ultoa+0x140>
movb   $0x0,(%rax)
ret

LLVM IR (-O0):
@ultoa.digs = internal constant [37 x i8] c"0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ\00"
define i8* @ultoa(i64 %0, i8* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca [64 x i8]
store i64 %0, i64* %4
store i8* %1, i8** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
br label %9
9: ; preds = %20, %3
%10 = load i64, i64* %4
%11 = load i32, i32* %6
%12 = zext i32 %11 to i64
%13 = urem i64 %10, %12
%14 = getelementptr inbounds [37 x i8], [37 x i8]* @ultoa.digs, i64 0, i64 %13
%15 = load i8, i8* %14
%16 = load i32, i32* %7
%17 = add i32 %16, 1
store i32 %17, i32* %7
%18 = zext i32 %16 to i64
%19 = getelementptr inbounds [64 x i8], [64 x i8]* %8, i64 0, i64 %18
store i8 %15, i8* %19
br label %20
20: ; preds = %9
%21 = load i32, i32* %6
%22 = zext i32 %21 to i64
%23 = load i64, i64* %4
%24 = udiv i64 %23, %22
store i64 %24, i64* %4
%25 = icmp ne i64 %24, 0
br i1 %25, label %9, label %26
26: ; preds = %20
br label %27
27: ; preds = %35, %26
%28 = load i32, i32* %7
%29 = add i32 %28, -1
store i32 %29, i32* %7
%30 = zext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds [64 x i8], [64 x i8]* %8, i64 0, i64 %30
%32 = load i8, i8* %31
%33 = load i8*, i8** %5
%34 = getelementptr inbounds i8, i8* %33, i32 1
store i8* %34, i8** %5
store i8 %32, i8* %33
br label %35
35: ; preds = %27
%36 = load i32, i32* %7
%37 = icmp ne i32 %36, 0
br i1 %37, label %27, label %38
38: ; preds = %35
%39 = load i8*, i8** %5
store i8 0, i8* %39
%40 = load i8*, i8** %5
ret i8* %40
}

LLVM IR (-O2):
@ultoa.digs = internal unnamed_addr constant [37 x i8] c"0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ\00"
define i8* @ultoa(i64 %0, i8* writeonly %1, i32 %2) {
%4 = alloca [64 x i8]
%5 = getelementptr inbounds [64 x i8], [64 x i8]* %4, i64 0, i64 0
%6 = zext i32 %2 to i64
br label %7
7: ; preds = %7, %3
%8 = phi i64 [ %0, %3 ], [ %16, %7 ]
%9 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %13, %7 ]
%10 = urem i64 %8, %6
%11 = getelementptr inbounds [37 x i8], [37 x i8]* @ultoa.digs, i64 0, i64 %10
%12 = load i8, i8* %11
%13 = add i32 %9, 1
%14 = zext i32 %9 to i64
%15 = getelementptr inbounds [64 x i8], [64 x i8]* %4, i64 0, i64 %14
store i8 %12, i8* %15
%16 = udiv i64 %8, %6
%17 = icmp ult i64 %8, %6
br i1 %17, label %18, label %7
18: ; preds = %7
%19 = zext i32 %9 to i64
%20 = add nuw nsw i64 %19, 1
%21 = icmp ult i32 %9, 31
br i1 %21, label %49, label %22
22: ; preds = %18
%23 = and i64 %20, 8589934560
%24 = getelementptr i8, i8* %1, i64 %23
%25 = trunc i64 %23 to i32
%26 = sub i32 %13, %25
br label %27
27: ; preds = %27, %22
%28 = phi i64 [ 0, %22 ], [ %45, %27 ]
%29 = getelementptr i8, i8* %1, i64 %28
%30 = trunc i64 %28 to i32
%31 = sub i32 %9, %30
%32 = zext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds [64 x i8], [64 x i8]* %4, i64 0, i64 %32
%34 = getelementptr inbounds i8, i8* %33, i64 -15
%35 = bitcast i8* %34 to <16 x i8>*
%36 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %35
%37 = shufflevector <16 x i8> %36, <16 x i8> poison, <16 x i32> <i32 15, i32 14, i32 13, i32 12, i32 11, i32 10, i32 9, i32 8, i32 7, i32 6, i32 5, i32 4, i32 3, i32 2, i32 1, i32 0>
%38 = getelementptr inbounds i8, i8* %33, i64 -31
%39 = bitcast i8* %38 to <16 x i8>*
%40 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %39
%41 = shufflevector <16 x i8> %40, <16 x i8> poison, <16 x i32> <i32 15, i32 14, i32 13, i32 12, i32 11, i32 10, i32 9, i32 8, i32 7, i32 6, i32 5, i32 4, i32 3, i32 2, i32 1, i32 0>
%42 = bitcast i8* %29 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %37, <16 x i8>* %42
%43 = getelementptr i8, i8* %29, i64 16
%44 = bitcast i8* %43 to <16 x i8>*
store <16 x i8> %41, <16 x i8>* %44
%45 = add nuw i64 %28, 32
%46 = icmp eq i64 %45, %23
br i1 %46, label %47, label %27
47: ; preds = %27
%48 = icmp eq i64 %20, %23
br i1 %48, label %61, label %49
49: ; preds = %18, %47
%50 = phi i8* [ %1, %18 ], [ %24, %47 ]
%51 = phi i32 [ %13, %18 ], [ %26, %47 ]
br label %52
52: ; preds = %49, %52
%53 = phi i8* [ %59, %52 ], [ %50, %49 ]
%54 = phi i32 [ %55, %52 ], [ %51, %49 ]
%55 = add i32 %54, -1
%56 = zext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds [64 x i8], [64 x i8]* %4, i64 0, i64 %56
%58 = load i8, i8* %57
%59 = getelementptr inbounds i8, i8* %53, i64 1
store i8 %58, i8* %53
%60 = icmp eq i32 %55, 0
br i1 %60, label %61, label %52
61: ; preds = %52, %47
%62 = phi i8* [ %24, %47 ], [ %59, %52 ]
store i8 0, i8* %62
ret i8* %62
}