#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
int *cat_array(int *, int, int *, int, int *, int);
int /*<<< orphan*/ free(int *);
int *malloc(int);
int /*<<< orphan*/ memcpy(int *, int *, int);
int /*<<< orphan*/ print_array(int *, int);
int *quicksort(int *array, int size) {
  if (size == 1) {
    int *new_array = malloc(sizeof(int));
    memcpy(new_array, array, sizeof(int));
    free(array);
    return new_array;
  } else if (size >= 2) {
    int pivot = size / 2;
    int size1 = 0;
    int size2 = 0;
    int size3 = 0;
    int *array1 = malloc(size * sizeof(int));
    int *array2 = malloc(size * sizeof(int));
    int *array3 = malloc(size * sizeof(int));
    int i = 0;
    for (i = 0; i < size; i++) {
      if (array[i] < array[pivot]) {
        array1[size1] = array[i];
        size1++;
      } else if (array[i] = array[pivot]) {
        array2[size2] = array[i];
        size2++;
      } else if (array[i] > array[pivot]) {
        array3[size3] = array[i];
        size3++;
      }
    }
    print_array(array1, size1);
    print_array(array2, size2);
    print_array(array3, size3);
    return cat_array(array1, size1, array2, size2, array3, size3);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<quicksort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x14(%rbp)
jne    119f <quicksort+0x4f>
mov    $0x4,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
mov    $0x4,%edx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
call   1030 <free@plt>
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1347 <quicksort+0x1f7>
cmpl   $0x2,-0x14(%rbp)
jl     1342 <quicksort+0x1f2>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x24(%rbp)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
movl   $0x0,-0x30(%rbp)
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x40(%rbp)
movslq -0x14(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
mov    %eax,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x48(%rbp)
movl   $0x0,-0x4c(%rbp)
movl   $0x0,-0x4c(%rbp)
mov    -0x4c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    12fa <quicksort+0x1aa>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    125f <quicksort+0x10f>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x28(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    12e7 <quicksort+0x197>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x4c(%rbp),%rdx
mov    %eax,(%rcx,%rdx,4)
cmp    $0x0,%eax
je     12a2 <quicksort+0x152>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq -0x2c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    12e2 <quicksort+0x192>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    12dd <quicksort+0x18d>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x48(%rbp),%rax
movslq -0x30(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x30(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x30(%rbp)
jmp    12e2 <quicksort+0x192>
jmp    12e7 <quicksort+0x197>
jmp    12ec <quicksort+0x19c>
mov    -0x4c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4c(%rbp)
jmp    1213 <quicksort+0xc3>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x28(%rbp),%esi
call   1040 <print_array@plt>
mov    -0x40(%rbp),%rdi
mov    -0x2c(%rbp),%esi
call   1040 <print_array@plt>
mov    -0x48(%rbp),%rdi
mov    -0x30(%rbp),%esi
call   1040 <print_array@plt>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x28(%rbp),%esi
mov    -0x40(%rbp),%rdx
mov    -0x2c(%rbp),%ecx
mov    -0x48(%rbp),%r8
mov    -0x30(%rbp),%r9d
call   1070 <cat_array@plt>
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    1347 <quicksort+0x1f7>
jmp    1347 <quicksort+0x1f7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x50,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<quicksort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %rdi,%rbx
cmp    $0x1,%esi
jne    118d <quicksort+0x3d>
mov    $0x4,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbp
mov    %rax,%rdi
mov    %rbx,%rsi
mov    $0x4,%edx
call   1050 <memcpy@plt>
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <free@plt>
jmp    121d <quicksort+0xcd>
jle    121d <quicksort+0xcd>
mov    %esi,%r15d
lea    0x0(,%r15,4),%ebp
mov    %ebp,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%r14
mov    %ebp,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,(%rsp)
mov    %ebp,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %r15d,%edi
shr    %r15d
xor    %ecx,%ecx
xor    %r12d,%r12d
xor    %r13d,%r13d
xor    %ebp,%ebp
jmp    11e4 <quicksort+0x94>
nopl   0x0(%rax)
movslq %r12d,%r12
mov    %esi,(%r14,%r12,4)
add    $0x1,%r12d
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rdi
je     122f <quicksort+0xdf>
mov    (%rbx,%rcx,4),%esi
mov    (%rbx,%r15,4),%edx
cmp    %edx,%esi
jl     11d0 <quicksort+0x80>
mov    %edx,(%rbx,%rcx,4)
test   %edx,%edx
je     1207 <quicksort+0xb7>
movslq %r13d,%r13
mov    (%rsp),%rsi
mov    %edx,(%rsi,%r13,4)
add    $0x1,%r13d
jmp    11db <quicksort+0x8b>
cmpl   $0x0,(%rbx,%r15,4)
jns    11db <quicksort+0x8b>
movslq %ebp,%rbp
movl   $0x0,(%rax,%rbp,4)
add    $0x1,%ebp
jmp    11db <quicksort+0x8b>
mov    %rbp,%rax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret
mov    %rax,%r15
mov    %r14,%rdi
mov    %r12d,%esi
call   1040 <print_array@plt>
mov    (%rsp),%rbx
mov    %rbx,%rdi
mov    %r13d,%esi
call   1040 <print_array@plt>
mov    %r15,%rdi
mov    %ebp,%esi
call   1040 <print_array@plt>
mov    %r14,%rdi
mov    %r12d,%esi
mov    %rbx,%rdx
mov    %r13d,%ecx
mov    %r15,%r8
mov    %ebp,%r9d
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
jmp    1070 <cat_array@plt>

LLVM IR (-O0):
define i32* @quicksort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32*
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32*
%12 = alloca i32*
%13 = alloca i32*
%14 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
%15 = load i32, i32* %5
%16 = icmp eq i32 %15, 1
br i1 %16, label %17, label %25
17: ; preds = %2
%18 = call i32* @malloc(i32 4)
store i32* %18, i32** %6
%19 = load i32*, i32** %6
%20 = load i32*, i32** %4
%21 = call i32 @memcpy(i32* %19, i32* %20, i32 4)
%22 = load i32*, i32** %4
%23 = call i32 @free(i32* %22)
%24 = load i32*, i32** %6
store i32* %24, i32** %3
br label %145
25: ; preds = %2
%26 = load i32, i32* %5
%27 = icmp sge i32 %26, 2
br i1 %27, label %28, label %144
28: ; preds = %25
%29 = load i32, i32* %5
%30 = sdiv i32 %29, 2
store i32 %30, i32* %7
store i32 0, i32* %8
store i32 0, i32* %9
store i32 0, i32* %10
%31 = load i32, i32* %5
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = mul i64 %32, 4
%34 = trunc i64 %33 to i32
%35 = call i32* @malloc(i32 %34)
store i32* %35, i32** %11
%36 = load i32, i32* %5
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = mul i64 %37, 4
%39 = trunc i64 %38 to i32
%40 = call i32* @malloc(i32 %39)
store i32* %40, i32** %12
%41 = load i32, i32* %5
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = mul i64 %42, 4
%44 = trunc i64 %43 to i32
%45 = call i32* @malloc(i32 %44)
store i32* %45, i32** %13
store i32 0, i32* %14
store i32 0, i32* %14
br label %46
46: ; preds = %124, %28
%47 = load i32, i32* %14
%48 = load i32, i32* %5
%49 = icmp slt i32 %47, %48
br i1 %49, label %50, label %127
50: ; preds = %46
%51 = load i32*, i32** %4
%52 = load i32, i32* %14
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %51, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = load i32*, i32** %4
%57 = load i32, i32* %7
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %56, i64 %58
%60 = load i32, i32* %59
%61 = icmp slt i32 %55, %60
br i1 %61, label %62, label %74
62: ; preds = %50
%63 = load i32*, i32** %4
%64 = load i32, i32* %14
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %63, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = load i32*, i32** %11
%69 = load i32, i32* %8
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds i32, i32* %68, i64 %70
store i32 %67, i32* %71
%72 = load i32, i32* %8
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %8
br label %123
74: ; preds = %50
%75 = load i32*, i32** %4
%76 = load i32, i32* %7
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds i32, i32* %75, i64 %77
%79 = load i32, i32* %78
%80 = load i32*, i32** %4
%81 = load i32, i32* %14
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds i32, i32* %80, i64 %82
store i32 %79, i32* %83
%84 = icmp ne i32 %79, 0
br i1 %84, label %85, label %97
85: ; preds = %74
%86 = load i32*, i32** %4
%87 = load i32, i32* %14
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds i32, i32* %86, i64 %88
%90 = load i32, i32* %89
%91 = load i32*, i32** %12
%92 = load i32, i32* %9
%93 = sext i32 %92 to i64
%94 = getelementptr inbounds i32, i32* %91, i64 %93
store i32 %90, i32* %94
%95 = load i32, i32* %9
%96 = add nsw i32 %95, 1
store i32 %96, i32* %9
br label %122
97: ; preds = %74
%98 = load i32*, i32** %4
%99 = load i32, i32* %14
%100 = sext i32 %99 to i64
%101 = getelementptr inbounds i32, i32* %98, i64 %100
%102 = load i32, i32* %101
%103 = load i32*, i32** %4
%104 = load i32, i32* %7
%105 = sext i32 %104 to i64
%106 = getelementptr inbounds i32, i32* %103, i64 %105
%107 = load i32, i32* %106
%108 = icmp sgt i32 %102, %107
br i1 %108, label %109, label %121
109: ; preds = %97
%110 = load i32*, i32** %4
%111 = load i32, i32* %14
%112 = sext i32 %111 to i64
%113 = getelementptr inbounds i32, i32* %110, i64 %112
%114 = load i32, i32* %113
%115 = load i32*, i32** %13
%116 = load i32, i32* %10
%117 = sext i32 %116 to i64
%118 = getelementptr inbounds i32, i32* %115, i64 %117
store i32 %114, i32* %118
%119 = load i32, i32* %10
%120 = add nsw i32 %119, 1
store i32 %120, i32* %10
br label %121
121: ; preds = %109, %97
br label %122
122: ; preds = %121, %85
br label %123
123: ; preds = %122, %62
br label %124
124: ; preds = %123
%125 = load i32, i32* %14
%126 = add nsw i32 %125, 1
store i32 %126, i32* %14
br label %46
127: ; preds = %46
%128 = load i32*, i32** %11
%129 = load i32, i32* %8
%130 = call i32 @print_array(i32* %128, i32 %129)
%131 = load i32*, i32** %12
%132 = load i32, i32* %9
%133 = call i32 @print_array(i32* %131, i32 %132)
%134 = load i32*, i32** %13
%135 = load i32, i32* %10
%136 = call i32 @print_array(i32* %134, i32 %135)
%137 = load i32*, i32** %11
%138 = load i32, i32* %8
%139 = load i32*, i32** %12
%140 = load i32, i32* %9
%141 = load i32*, i32** %13
%142 = load i32, i32* %10
%143 = call i32* @cat_array(i32* %137, i32 %138, i32* %139, i32 %140, i32* %141, i32 %142)
store i32* %143, i32** %3
br label %145
144: ; preds = %25
br label %145
145: ; preds = %17, %127, %144
%146 = load i32*, i32** %3
ret i32* %146
}

LLVM IR (-O2):
define i32* @quicksort(i32* %0, i32 %1) {
%3 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %3, label %4, label %8
4: ; preds = %2
%5 = tail call i32* @malloc(i32 4)
%6 = tail call i32 @memcpy(i32* %5, i32* %0, i32 4)
%7 = tail call i32 @free(i32* %0)
br label %56
8: ; preds = %2
%9 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %9, label %10, label %56
10: ; preds = %8
%11 = shl i32 %1, 2
%12 = tail call i32* @malloc(i32 %11)
%13 = tail call i32* @malloc(i32 %11)
%14 = tail call i32* @malloc(i32 %11)
%15 = lshr i32 %1, 1
%16 = zext i32 %15 to i64
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %16
%18 = zext i32 %1 to i64
br label %19
19: ; preds = %10, %45
%20 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %49, %45 ]
%21 = phi i32 [ 0, %10 ], [ %48, %45 ]
%22 = phi i32 [ 0, %10 ], [ %47, %45 ]
%23 = phi i32 [ 0, %10 ], [ %46, %45 ]
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%25 = load i32, i32* %24
%26 = load i32, i32* %17
%27 = icmp slt i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %32
28: ; preds = %19
%29 = sext i32 %21 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %12, i64 %29
store i32 %25, i32* %30
%31 = add nsw i32 %21, 1
br label %45
32: ; preds = %19
store i32 %26, i32* %24
%33 = icmp eq i32 %26, 0
br i1 %33, label %38, label %34
34: ; preds = %32
%35 = sext i32 %22 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %13, i64 %35
store i32 %26, i32* %36
%37 = add nsw i32 %22, 1
br label %45
38: ; preds = %32
%39 = load i32, i32* %17
%40 = icmp slt i32 %39, 0
br i1 %40, label %41, label %45
41: ; preds = %38
%42 = sext i32 %23 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 %42
store i32 0, i32* %43
%44 = add nsw i32 %23, 1
br label %45
45: ; preds = %28, %38, %41, %34
%46 = phi i32 [ %23, %28 ], [ %23, %34 ], [ %44, %41 ], [ %23, %38 ]
%47 = phi i32 [ %22, %28 ], [ %37, %34 ], [ %22, %41 ], [ %22, %38 ]
%48 = phi i32 [ %31, %28 ], [ %21, %34 ], [ %21, %41 ], [ %21, %38 ]
%49 = add nuw nsw i64 %20, 1
%50 = icmp eq i64 %49, %18
br i1 %50, label %51, label %19
51: ; preds = %45
%52 = tail call i32 @print_array(i32* %12, i32 %48)
%53 = tail call i32 @print_array(i32* %13, i32 %47)
%54 = tail call i32 @print_array(i32* %14, i32 %46)
%55 = tail call i32* @cat_array(i32* %12, i32 %48, i32* %13, i32 %47, i32* %14, i32 %46)
br label %56
56: ; preds = %8, %4, %51
%57 = phi i32* [ %5, %4 ], [ %55, %51 ], [ undef, %8 ]
ret i32* %57
}