int partition(int a[], int lo, int hi) {
  int i = lo, j = hi + 1, v = a[lo], temp;
  while (1) {
    while (a[++i] < v) {
      if (i == hi)
        break;
    }
    while (a[--j] > v) {
      if (j == lo)
        break;
    }
    if (i >= j)
      break;
    temp = a[i];
    a[i] = a[j];
    a[j] = temp;
  }
  temp = a[j];
  a[j] = a[lo];
  a[lo] = temp;
  return j;
}


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
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%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
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    1162 <partition+0x62>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jne    115d <partition+0x5d>
jmp    1162 <partition+0x62>
jmp    1130 <partition+0x30>
jmp    1167 <partition+0x67>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jle    1199 <partition+0x99>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jne    1194 <partition+0x94>
jmp    1199 <partition+0x99>
jmp    1167 <partition+0x67>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jl     11aa <partition+0xaa>
jmp    11e1 <partition+0xe1>
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),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
movslq %esi,%r8
mov    (%rdi,%r8,4),%r15d
movslq %edx,%r9
add    $0x1,%edx
lea    0x4(%rdi),%r10
add    $0xffffffffffffffff,%r9
lea    0x1(%r8),%r11d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %esi,%rcx
lea    (%r10,%rcx,4),%r14
mov    %r9,%rax
sub    %rcx,%rax
xor    %ecx,%ecx
nop
mov    (%r14,%rcx,4),%r12d
lea    0x1(%rcx),%rbx
cmp    %r15d,%r12d
jge    1155 <partition+0x55>
cmp    %rcx,%rax
mov    %rbx,%rcx
jne    1140 <partition+0x40>
mov    %esi,%esi
add    %rbx,%rsi
movslq %edx,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rcx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x4(%rcx),%ebp
add    $0xfffffffffffffffc,%rcx
lea    -0x1(%rdx),%eax
cmp    %r15d,%ebp
jle    1186 <partition+0x86>
cmp    %edx,%r11d
mov    %eax,%edx
jne    1170 <partition+0x70>
cmp    %eax,%esi
jge    1196 <partition+0x96>
mov    %ebp,-0x4(%r14,%rbx,4)
mov    %r12d,(%rcx)
mov    %eax,%edx
jmp    1130 <partition+0x30>
mov    (%rdi,%r8,4),%edx
mov    %edx,(%rcx)
mov    %ebp,(%rdi,%r8,4)
pop    %rbx
pop    %r12
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
store i32 %11, i32* %7
%12 = load i32, i32* %6
%13 = add nsw i32 %12, 1
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, %56
br label %20
20: ; preds = %34, %19
%21 = load i32*, i32** %4
%22 = load i32, i32* %7
%23 = add nsw i32 %22, 1
store i32 %23, i32* %7
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
%27 = load i32, i32* %9
%28 = icmp slt i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %35
29: ; preds = %20
%30 = load i32, i32* %7
%31 = load i32, i32* %6
%32 = icmp eq i32 %30, %31
br i1 %32, label %33, label %34
33: ; preds = %29
br label %35
34: ; preds = %29
br label %20
35: ; preds = %33, %20
br label %36
36: ; preds = %50, %35
%37 = load i32*, i32** %4
%38 = load i32, i32* %8
%39 = add nsw i32 %38, -1
store i32 %39, i32* %8
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %40
%42 = load i32, i32* %41
%43 = load i32, i32* %9
%44 = icmp sgt i32 %42, %43
br i1 %44, label %45, label %51
45: ; preds = %36
%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 %51
50: ; preds = %45
br label %36
51: ; preds = %49, %36
%52 = load i32, i32* %7
%53 = load i32, i32* %8
%54 = icmp sge i32 %52, %53
br i1 %54, label %55, label %56
55: ; preds = %51
br label %76
56: ; preds = %51
%57 = load i32*, i32** %4
%58 = load i32, i32* %7
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %57, i64 %59
%61 = load i32, i32* %60
store i32 %61, i32* %10
%62 = load i32*, i32** %4
%63 = load i32, i32* %8
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %64
%66 = load i32, i32* %65
%67 = load i32*, i32** %4
%68 = load i32, i32* %7
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %67, i64 %69
store i32 %66, i32* %70
%71 = load i32, i32* %10
%72 = load i32*, i32** %4
%73 = load i32, i32* %8
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 %74
store i32 %71, i32* %75
br label %19
76: ; preds = %55
%77 = load i32*, i32** %4
%78 = load i32, i32* %8
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %77, i64 %79
%81 = load i32, i32* %80
store i32 %81, i32* %10
%82 = load i32*, i32** %4
%83 = load i32, i32* %5
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %82, i64 %84
%86 = load i32, i32* %85
%87 = load i32*, i32** %4
%88 = load i32, i32* %8
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds i32, i32* %87, i64 %89
store i32 %86, i32* %90
%91 = load i32, i32* %10
%92 = load i32*, i32** %4
%93 = load i32, i32* %5
%94 = sext i32 %93 to i64
%95 = getelementptr inbounds i32, i32* %92, i64 %94
store i32 %91, i32* %95
%96 = load i32, i32* %8
ret i32 %96
}

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