int binary_search(int *array, int start, int end, int key) {
  int mid;
  mid = start + (end - start) / 2;
  while (start <= end) {
    if (array[mid] == key) {
      return mid;
    } else if (array[mid] > key) {
      end = mid - 1;
      mid = start + (end - start) / 2;
    } else if (array[mid] < key) {
      start = mid + 1;
      mid = start + (end - start) / 2;
    }
  }
  return -1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<binary_search>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     11e4 <binary_search+0xe4>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jne    115a <binary_search+0x5a>
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    11eb <binary_search+0xeb>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jle    119a <binary_search+0x9a>
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    11da <binary_search+0xda>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11d5 <binary_search+0xd5>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    11da <binary_search+0xda>
jmp    11df <binary_search+0xdf>
jmp    112f <binary_search+0x2f>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<binary_search>:
mov    $0xffffffff,%eax
mov    %edx,%r9d
sub    %esi,%r9d
jge    110e <binary_search+0xe>
ret
mov    %r9d,%r8d
shr    $0x1f,%r8d
add    %r9d,%r8d
sar    %r8d
add    %esi,%r8d
jmp    1141 <binary_search+0x41>
add    $0xffffffff,%r8d
mov    %r8d,%edx
sub    %esi,%r8d
mov    %r8d,%r9d
shr    $0x1f,%r9d
add    %r8d,%r9d
sar    %r9d
add    %esi,%r9d
mov    %r9d,%r8d
cmp    %edx,%esi
jg     110d <binary_search+0xd>
movslq %r8d,%r9
mov    (%rdi,%r9,4),%r9d
cmp    %ecx,%r9d
je     1171 <binary_search+0x71>
jg     1120 <binary_search+0x20>
jge    113d <binary_search+0x3d>
lea    0x1(%r8),%esi
mov    %edx,%r9d
sub    %esi,%r9d
mov    %r9d,%r10d
shr    $0x1f,%r10d
add    %r9d,%r10d
sar    %r10d
add    %r10d,%r8d
add    $0x1,%r8d
jmp    113d <binary_search+0x3d>
mov    %r8d,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @binary_search(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store i32* %0, i32** %6
store i32 %1, i32* %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
%11 = load i32, i32* %7
%12 = load i32, i32* %8
%13 = load i32, i32* %7
%14 = sub nsw i32 %12, %13
%15 = sdiv i32 %14, 2
%16 = add nsw i32 %11, %15
store i32 %16, i32* %10
br label %17
17: ; preds = %67, %4
%18 = load i32, i32* %7
%19 = load i32, i32* %8
%20 = icmp sle i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %68
21: ; preds = %17
%22 = load i32*, i32** %6
%23 = load i32, i32* %10
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds i32, i32* %22, i64 %24
%26 = load i32, i32* %25
%27 = load i32, i32* %9
%28 = icmp eq i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %31
29: ; preds = %21
%30 = load i32, i32* %10
store i32 %30, i32* %5
br label %69
31: ; preds = %21
%32 = load i32*, i32** %6
%33 = load i32, i32* %10
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = load i32, i32* %9
%38 = icmp sgt i32 %36, %37
br i1 %38, label %39, label %48
39: ; preds = %31
%40 = load i32, i32* %10
%41 = sub nsw i32 %40, 1
store i32 %41, i32* %8
%42 = load i32, i32* %7
%43 = load i32, i32* %8
%44 = load i32, i32* %7
%45 = sub nsw i32 %43, %44
%46 = sdiv i32 %45, 2
%47 = add nsw i32 %42, %46
store i32 %47, i32* %10
br label %66
48: ; preds = %31
%49 = load i32*, i32** %6
%50 = load i32, i32* %10
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
%53 = load i32, i32* %52
%54 = load i32, i32* %9
%55 = icmp slt i32 %53, %54
br i1 %55, label %56, label %65
56: ; preds = %48
%57 = load i32, i32* %10
%58 = add nsw i32 %57, 1
store i32 %58, i32* %7
%59 = load i32, i32* %7
%60 = load i32, i32* %8
%61 = load i32, i32* %7
%62 = sub nsw i32 %60, %61
%63 = sdiv i32 %62, 2
%64 = add nsw i32 %59, %63
store i32 %64, i32* %10
br label %65
65: ; preds = %56, %48
br label %66
66: ; preds = %65, %39
br label %67
67: ; preds = %66
br label %17
68: ; preds = %17
store i32 -1, i32* %5
br label %69
69: ; preds = %68, %29
%70 = load i32, i32* %5
ret i32 %70
}

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