char *itoa(const int i, char *str, unsigned base) {
  char const digit[] = "0123456789ABCDEF";
  char *p = str;
  int n = i;
  if (base < 2 || base > 16) {
    *p = '\0';
    return str;
  }
  if (n < 0) {
    *p++ = '-';
    n *= -1;
  }
  int shifter = n;
  do {
    ++p;
    shifter = shifter / base;
  } while (shifter);
  *p = '\0';
  do {
    *--p = digit[n % base];
    n = n / base;
  } while (n);
  return str;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<itoa>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0xc(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %edx,-0x1c(%rbp)
mov    0xeeb(%rip),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    0xee8(%rip),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    0xee6(%rip),%al
mov    %al,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
cmpl   $0x2,-0x1c(%rbp)
jb     114f <itoa+0x4f>
cmpl   $0x10,-0x1c(%rbp)
jbe    1163 <itoa+0x63>
mov    -0x38(%rbp),%rax
movb   $0x0,(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    11f1 <itoa+0xf1>
cmpl   $0x0,-0x3c(%rbp)
jge    1186 <itoa+0x86>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,-0x38(%rbp)
movb   $0x2d,(%rax)
imul   $0xffffffff,-0x3c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%eax
xor    %edx,%edx
divl   -0x1c(%rbp)
mov    %eax,-0x40(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x40(%rbp)
jne    118c <itoa+0x8c>
mov    -0x38(%rbp),%rax
movb   $0x0,(%rax)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
xor    %edx,%edx
divl   -0x1c(%rbp)
mov    %edx,%eax
mov    -0x30(%rbp,%rax,1),%cl
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
mov    %rdx,-0x38(%rbp)
mov    %cl,-0x1(%rax)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
xor    %edx,%edx
divl   -0x1c(%rbp)
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x3c(%rbp)
jne    11b4 <itoa+0xb4>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<itoa>:
mov    %edx,%r9d
mov    %rsi,%r8
lea    -0x11(%r9),%eax
cmp    $0xfffffff0,%eax
ja     1117 <itoa+0x17>
movb   $0x0,(%r8)
mov    %r8,%rax
ret
mov    %edi,%esi
test   %edi,%edi
js     1122 <itoa+0x22>
mov    %r8,%rcx
jmp    112c <itoa+0x2c>
lea    0x1(%r8),%rcx
movb   $0x2d,(%r8)
neg    %esi
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
mov    %esi,%edi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    %edi,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r9d
add    $0x1,%rcx
cmp    %r9d,%edi
mov    %eax,%edi
jae    1140 <itoa+0x40>
movb   $0x0,0x1(%rcx)
lea    0xea3(%rip),%rdi
nopl   (%rax)
mov    %esi,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r9d
movzbl (%rdx,%rdi,1),%edx
mov    %dl,(%rcx)
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
cmp    %r9d,%esi
mov    %eax,%esi
jae    1160 <itoa+0x60>
mov    %r8,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
@__const.itoa.digit = [17 x i8] c"0123456789ABCDEF\00"
define i8* @itoa(i32 %0, i8* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i32
%8 = alloca [17 x i8]
%9 = alloca i8*
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i32 %0, i32* %5
store i8* %1, i8** %6
store i32 %2, i32* %7
%12 = bitcast [17 x i8]* %8 to i8*
%13 = load i8*, i8** %6
store i8* %13, i8** %9
%14 = load i32, i32* %5
store i32 %14, i32* %10
%15 = load i32, i32* %7
%16 = icmp ult i32 %15, 2
br i1 %16, label %20, label %17
17: ; preds = %3
%18 = load i32, i32* %7
%19 = icmp ugt i32 %18, 16
br i1 %19, label %20, label %23
20: ; preds = %17, %3
%21 = load i8*, i8** %9
store i8 0, i8* %21
%22 = load i8*, i8** %6
store i8* %22, i8** %4
br label %61
23: ; preds = %17
%24 = load i32, i32* %10
%25 = icmp slt i32 %24, 0
br i1 %25, label %26, label %31
26: ; preds = %23
%27 = load i8*, i8** %9
%28 = getelementptr inbounds i8, i8* %27, i32 1
store i8* %28, i8** %9
store i8 45, i8* %27
%29 = load i32, i32* %10
%30 = mul nsw i32 %29, -1
store i32 %30, i32* %10
br label %31
31: ; preds = %26, %23
%32 = load i32, i32* %10
store i32 %32, i32* %11
br label %33
33: ; preds = %39, %31
%34 = load i8*, i8** %9
%35 = getelementptr inbounds i8, i8* %34, i32 1
store i8* %35, i8** %9
%36 = load i32, i32* %11
%37 = load i32, i32* %7
%38 = udiv i32 %36, %37
store i32 %38, i32* %11
br label %39
39: ; preds = %33
%40 = load i32, i32* %11
%41 = icmp ne i32 %40, 0
br i1 %41, label %33, label %42
42: ; preds = %39
%43 = load i8*, i8** %9
store i8 0, i8* %43
br label %44
44: ; preds = %56, %42
%45 = load i32, i32* %10
%46 = load i32, i32* %7
%47 = urem i32 %45, %46
%48 = zext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds [17 x i8], [17 x i8]* %8, i64 0, i64 %48
%50 = load i8, i8* %49
%51 = load i8*, i8** %9
%52 = getelementptr inbounds i8, i8* %51, i32 -1
store i8* %52, i8** %9
store i8 %50, i8* %52
%53 = load i32, i32* %10
%54 = load i32, i32* %7
%55 = udiv i32 %53, %54
store i32 %55, i32* %10
br label %56
56: ; preds = %44
%57 = load i32, i32* %10
%58 = icmp ne i32 %57, 0
br i1 %58, label %44, label %59
59: ; preds = %56
%60 = load i8*, i8** %6
store i8* %60, i8** %4
br label %61
61: ; preds = %59, %20
%62 = load i8*, i8** %4
ret i8* %62
}

LLVM IR (-O2):
@__const.itoa.digit = [17 x i8] c"0123456789ABCDEF\00"
define i8* @itoa(i32 %0, i8* returned writeonly %1, i32 %2) {
%4 = add i32 %2, -17
%5 = icmp ult i32 %4, -15
br i1 %5, label %6, label %7
6: ; preds = %3
store i8 0, i8* %1
br label %32
7: ; preds = %3
%8 = icmp slt i32 %0, 0
br i1 %8, label %9, label %12
9: ; preds = %7
%10 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 1
store i8 45, i8* %1
%11 = sub nsw i32 0, %0
br label %12
12: ; preds = %9, %7
%13 = phi i8* [ %10, %9 ], [ %1, %7 ]
%14 = phi i32 [ %11, %9 ], [ %0, %7 ]
br label %15
15: ; preds = %15, %12
%16 = phi i8* [ %13, %12 ], [ %18, %15 ]
%17 = phi i32 [ %14, %12 ], [ %19, %15 ]
%18 = getelementptr inbounds i8, i8* %16, i64 1
%19 = udiv i32 %17, %2
%20 = icmp ult i32 %17, %2
br i1 %20, label %21, label %15
21: ; preds = %15
store i8 0, i8* %18
br label %22
22: ; preds = %22, %21
%23 = phi i8* [ %18, %21 ], [ %29, %22 ]
%24 = phi i32 [ %14, %21 ], [ %30, %22 ]
%25 = urem i32 %24, %2
%26 = zext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds [17 x i8], [17 x i8]* @__const.itoa.digit, i64 0, i64 %26
%28 = load i8, i8* %27
%29 = getelementptr inbounds i8, i8* %23, i64 -1
store i8 %28, i8* %29
%30 = udiv i32 %24, %2
%31 = icmp ult i32 %24, %2
br i1 %31, label %32, label %22
32: ; preds = %22, %6
ret i8* %1
}