int partition(int a[], int lo, int hi) {
  int i = lo + 1, j = hi, v = a[lo], temp;
  while (1) {
    while (a[i] > v) {
      if (i == hi)
        break;
      i = i + 1;
    }
    while (a[j] < v) {
      if (j == lo)
        break;
      j = j - 1;
    }
    if (i >= j)
      break;
    temp = a[i];
    a[i] = a[j];
    a[j] = temp;
  }
  a[lo] = a[j];
  a[j] = v;
  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    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1130 <partition+0x30>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jle    1163 <partition+0x63>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jne    1155 <partition+0x55>
jmp    1163 <partition+0x63>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1130 <partition+0x30>
jmp    1168 <partition+0x68>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    119b <partition+0x9b>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jne    118d <partition+0x8d>
jmp    119b <partition+0x9b>
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1168 <partition+0x68>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jl     11ac <partition+0xac>
jmp    11e3 <partition+0xe3>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%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    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    112b <partition+0x2b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
movslq %esi,%rax
add    $0x1,%esi
mov    %rax,-0x10(%rsp)
mov    (%rdi,%rax,4),%r13d
movslq %edx,%rax
mov    %rax,-0x8(%rsp)
lea    0x4(%rdi),%r10
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movslq %esi,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%r11
mov    -0x8(%rsp),%rcx
sub    %rax,%rcx
xor    %eax,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%r11,%rax,4),%ebx
lea    0x1(%rax),%r9
cmp    %r13d,%ebx
jle    1165 <partition+0x65>
cmp    %rax,%rcx
mov    %r9,%rax
jne    1150 <partition+0x50>
lea    -0x1(%rsi),%r14d
add    %r9,%r14
movslq %edx,%r15
lea    (%r10,%r15,4),%r12
mov    -0x10(%rsp),%r8
sub    %r15,%r8
xor    %eax,%eax
nopl   (%rax)
mov    -0x4(%r12,%rax,4),%ebp
lea    -0x1(%rax),%rcx
cmp    %r13d,%ebp
jge    1196 <partition+0x96>
cmp    %rax,%r8
mov    %rcx,%rax
jne    1180 <partition+0x80>
add    $0x1,%edx
add    %rcx,%rdx
cmp    %edx,%r14d
jge    11af <partition+0xaf>
mov    %ebp,-0x4(%r11,%r9,4)
mov    %ebx,(%r12,%rcx,4)
mov    %r14d,%esi
jmp    1130 <partition+0x30>
lea    (%rsi,%r9,1),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    -0x10(%rsp),%rdx
mov    %ebp,(%rdi,%rdx,4)
lea    (%rdi,%r15,4),%rdx
mov    %r13d,0x4(%rdx,%rcx,4)
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
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
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%11 = load i32, i32* %5
%12 = add nsw i32 %11, 1
store i32 %12, i32* %7
%13 = load i32, i32* %6
store i32 %13, i32* %8
%14 = load i32*, i32** %4
%15 = load i32, i32* %5
%16 = sext i32 %15 to i64
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 %16
%18 = load i32, i32* %17
store i32 %18, i32* %9
br label %19
19: ; preds = %3, %58
br label %20
20: ; preds = %33, %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* %9
%27 = icmp sgt i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %36
28: ; preds = %20
%29 = load i32, i32* %7
%30 = load i32, i32* %6
%31 = icmp eq i32 %29, %30
br i1 %31, label %32, label %33
32: ; preds = %28
br label %36
33: ; preds = %28
%34 = load i32, i32* %7
%35 = add nsw i32 %34, 1
store i32 %35, i32* %7
br label %20
36: ; preds = %32, %20
br label %37
37: ; preds = %50, %36
%38 = load i32*, i32** %4
%39 = load i32, i32* %8
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = load i32, i32* %9
%44 = icmp slt i32 %42, %43
br i1 %44, label %45, label %53
45: ; preds = %37
%46 = load i32, i32* %8
%47 = load i32, i32* %5
%48 = icmp eq i32 %46, %47
br i1 %48, label %49, label %50
49: ; preds = %45
br label %53
50: ; preds = %45
%51 = load i32, i32* %8
%52 = sub nsw i32 %51, 1
store i32 %52, i32* %8
br label %37
53: ; preds = %49, %37
%54 = load i32, i32* %7
%55 = load i32, i32* %8
%56 = icmp sge i32 %54, %55
br i1 %56, label %57, label %58
57: ; preds = %53
br label %78
58: ; preds = %53
%59 = load i32*, i32** %4
%60 = load i32, i32* %7
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
store i32 %63, i32* %10
%64 = load i32*, i32** %4
%65 = load i32, i32* %8
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %64, i64 %66
%68 = load i32, i32* %67
%69 = load i32*, i32** %4
%70 = load i32, i32* %7
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %69, i64 %71
store i32 %68, i32* %72
%73 = load i32, i32* %10
%74 = load i32*, i32** %4
%75 = load i32, i32* %8
%76 = sext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %74, i64 %76
store i32 %73, i32* %77
br label %19
78: ; preds = %57
%79 = load i32*, i32** %4
%80 = load i32, i32* %8
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %79, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
%84 = load i32*, i32** %4
%85 = load i32, i32* %5
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %84, i64 %86
store i32 %83, i32* %87
%88 = load i32, i32* %9
%89 = load i32*, i32** %4
%90 = load i32, i32* %8
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %89, i64 %91
store i32 %88, i32* %92
%93 = load i32, i32* %7
ret i32 %93
}

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