void quick_sort(int a[], int left, int right) {
  if (left >= right) {
    return;
  }
  int i = left;
  int j = right;
  int key = a[left];
  while (i < j) {
    while (i < j && key <= a[j]) {
      j--;
    }
    a[i] = a[j];
    while (i < j && key >= a[i]) {
      i++;
    }
    a[j] = a[i];
  }
  a[i] = key;
  quick_sort(a, left, i - 1);
  quick_sort(a, i + 1, right);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<quick_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jl     1133 <quick_sort+0x23>
jmp    1247 <quick_sort+0x137>
mov    -0xc(%rbp),%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)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    1215 <quick_sort+0x105>
jmp    115e <quick_sort+0x4e>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1d(%rbp)
jge    1183 <quick_sort+0x73>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
setle  %al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x1d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1193 <quick_sort+0x83>
jmp    11a1 <quick_sort+0x91>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    115e <quick_sort+0x4e>
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    -0x14(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1e(%rbp)
jge    11dc <quick_sort+0xcc>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
setge  %al
mov    %al,-0x1e(%rbp)
mov    -0x1e(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11ec <quick_sort+0xdc>
jmp    11fa <quick_sort+0xea>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11b7 <quick_sort+0xa7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    114d <quick_sort+0x3d>
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x14(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
call   1030 <quick_sort@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x10(%rbp),%edx
call   1030 <quick_sort@plt>
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<quick_sort>:
push   %rbp
push   %r14
push   %rbx
cmp    %edx,%esi
jge    11ea <quick_sort+0xda>
mov    %edx,%r14d
mov    %rdi,%rbx
jmp    114f <quick_sort+0x3f>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movslq %ebp,%rcx
mov    %eax,(%rbx,%rcx,4)
lea    -0x1(%rbp),%edx
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <quick_sort@plt>
add    $0x1,%ebp
mov    %ebp,%esi
cmp    %r14d,%ebp
jge    11ea <quick_sort+0xda>
movslq %esi,%rcx
mov    (%rbx,%rcx,4),%eax
mov    %esi,%ebp
cmp    %r14d,%ecx
jge    1133 <quick_sort+0x23>
mov    %esi,%ebp
mov    %r14d,%ecx
jmp    1174 <quick_sort+0x64>
mov    %r8,%rdx
mov    %ecx,%ebp
mov    (%rbx,%rdx,4),%edx
mov    %edx,(%rbx,%r8,4)
cmp    %r8d,%ebp
jge    1130 <quick_sort+0x20>
cmp    %ecx,%ebp
jge    11a0 <quick_sort+0x90>
movslq %ecx,%rcx
movslq %ebp,%rdi
xchg   %ax,%ax
cmp    (%rbx,%rcx,4),%eax
jg     11a3 <quick_sort+0x93>
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
cmp    %rdi,%rcx
jg     1180 <quick_sort+0x70>
mov    %ebp,%ecx
jmp    11a3 <quick_sort+0x93>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movslq %ebp,%rdi
movslq %ecx,%r8
mov    (%rbx,%r8,4),%edx
mov    %edx,(%rbx,%rdi,4)
cmp    %r8d,%ebp
jge    116b <quick_sort+0x5b>
cmp    %edx,%eax
jge    11c0 <quick_sort+0xb0>
mov    %rdi,%rbp
jmp    11e2 <quick_sort+0xd2>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
lea    -0x1(%r8),%rdx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
cmp    %rdi,%rdx
je     1163 <quick_sort+0x53>
lea    0x1(%rdi),%rbp
cmp    0x4(%rbx,%rdi,4),%eax
mov    %rbp,%rdi
jge    11d0 <quick_sort+0xc0>
movslq %ebp,%rdx
jmp    1168 <quick_sort+0x58>
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @quick_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%10 = load i32, i32* %5
%11 = load i32, i32* %6
%12 = icmp sge i32 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %14
13: ; preds = %3
br label %95
14: ; preds = %3
%15 = load i32, i32* %5
store i32 %15, i32* %7
%16 = load i32, i32* %6
store i32 %16, i32* %8
%17 = load i32*, i32** %4
%18 = load i32, i32* %5
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds i32, i32* %17, i64 %19
%21 = load i32, i32* %20
store i32 %21, i32* %9
br label %22
22: ; preds = %71, %14
%23 = load i32, i32* %7
%24 = load i32, i32* %8
%25 = icmp slt i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %81
26: ; preds = %22
br label %27
27: ; preds = %41, %26
%28 = load i32, i32* %7
%29 = load i32, i32* %8
%30 = icmp slt i32 %28, %29
br i1 %30, label %31, label %39
31: ; preds = %27
%32 = load i32, i32* %9
%33 = load i32*, i32** %4
%34 = load i32, i32* %8
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %33, i64 %35
%37 = load i32, i32* %36
%38 = icmp sle i32 %32, %37
br label %39
39: ; preds = %31, %27
%40 = phi i1 [ false, %27 ], [ %38, %31 ]
br i1 %40, label %41, label %44
41: ; preds = %39
%42 = load i32, i32* %8
%43 = add nsw i32 %42, -1
store i32 %43, i32* %8
br label %27
44: ; preds = %39
%45 = load i32*, i32** %4
%46 = load i32, i32* %8
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i32, i32* %45, i64 %47
%49 = load i32, i32* %48
%50 = load i32*, i32** %4
%51 = load i32, i32* %7
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %52
store i32 %49, i32* %53
br label %54
54: ; preds = %68, %44
%55 = load i32, i32* %7
%56 = load i32, i32* %8
%57 = icmp slt i32 %55, %56
br i1 %57, label %58, label %66
58: ; preds = %54
%59 = load i32, i32* %9
%60 = load i32*, i32** %4
%61 = load i32, i32* %7
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %62
%64 = load i32, i32* %63
%65 = icmp sge i32 %59, %64
br label %66
66: ; preds = %58, %54
%67 = phi i1 [ false, %54 ], [ %65, %58 ]
br i1 %67, label %68, label %71
68: ; preds = %66
%69 = load i32, i32* %7
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %7
br label %54
71: ; preds = %66
%72 = load i32*, i32** %4
%73 = load i32, i32* %7
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds i32, i32* %72, i64 %74
%76 = load i32, i32* %75
%77 = load i32*, i32** %4
%78 = load i32, i32* %8
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i32, i32* %77, i64 %79
store i32 %76, i32* %80
br label %22
81: ; preds = %22
%82 = load i32, i32* %9
%83 = load i32*, i32** %4
%84 = load i32, i32* %7
%85 = sext i32 %84 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 %85
store i32 %82, i32* %86
%87 = load i32*, i32** %4
%88 = load i32, i32* %5
%89 = load i32, i32* %7
%90 = sub nsw i32 %89, 1
%91 = load i32*, i32** %4
%92 = load i32, i32* %7
%93 = add nsw i32 %92, 1
%94 = load i32, i32* %6
br label %95
95: ; preds = %81, %13
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @quick_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp slt i32 %1, %2
br i1 %4, label %5, label %71
5: ; preds = %3, %64
%6 = phi i32 [ %69, %64 ], [ %1, %3 ]
%7 = sext i32 %6 to i64
%8 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %7
%9 = load i32, i32* %8
%10 = icmp slt i32 %6, %2
br i1 %10, label %11, label %64
11: ; preds = %5, %58
%12 = phi i32 [ %60, %58 ], [ %6, %5 ]
%13 = phi i32 [ %32, %58 ], [ %2, %5 ]
%14 = icmp slt i32 %12, %13
br i1 %14, label %17, label %15
15: ; preds = %11
%16 = sext i32 %12 to i64
br label %30
17: ; preds = %11
%18 = sext i32 %13 to i64
%19 = sext i32 %12 to i64
br label %20
20: ; preds = %17, %25
%21 = phi i64 [ %18, %17 ], [ %26, %25 ]
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %21
%23 = load i32, i32* %22
%24 = icmp sgt i32 %9, %23
br i1 %24, label %28, label %25
25: ; preds = %20
%26 = add nsw i64 %21, -1
%27 = icmp sgt i64 %26, %19
br i1 %27, label %20, label %30
28: ; preds = %20
%29 = trunc i64 %21 to i32
br label %30
30: ; preds = %25, %28, %15
%31 = phi i64 [ %16, %15 ], [ %19, %28 ], [ %19, %25 ]
%32 = phi i32 [ %13, %15 ], [ %29, %28 ], [ %12, %25 ]
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %31
store i32 %35, i32* %36
%37 = icmp slt i32 %12, %32
br i1 %37, label %38, label %58
38: ; preds = %30
%39 = icmp slt i32 %9, %35
br i1 %39, label %40, label %45
40: ; preds = %49, %38
%41 = phi i64 [ %31, %38 ], [ %47, %49 ]
%42 = trunc i64 %41 to i32
%43 = shl i64 %41, 32
%44 = ashr exact i64 %43, 32
br label %53
45: ; preds = %38, %49
%46 = phi i64 [ %47, %49 ], [ %31, %38 ]
%47 = add nsw i64 %46, 1
%48 = icmp eq i64 %47, %33
br i1 %48, label %53, label %49
49: ; preds = %45
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %47
%51 = load i32, i32* %50
%52 = icmp slt i32 %9, %51
br i1 %52, label %40, label %45
53: ; preds = %45, %40
%54 = phi i64 [ %44, %40 ], [ %33, %45 ]
%55 = phi i32 [ %42, %40 ], [ %32, %45 ]
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %54
%57 = load i32, i32* %56
br label %58
58: ; preds = %53, %30
%59 = phi i32 [ %57, %53 ], [ %35, %30 ]
%60 = phi i32 [ %55, %53 ], [ %12, %30 ]
store i32 %59, i32* %34
%61 = icmp slt i32 %60, %32
br i1 %61, label %11, label %62
62: ; preds = %58
%63 = sext i32 %60 to i64
br label %64
64: ; preds = %62, %5
%65 = phi i64 [ %63, %62 ], [ %7, %5 ]
%66 = phi i32 [ %60, %62 ], [ %6, %5 ]
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %65
store i32 %9, i32* %67
%68 = add nsw i32 %66, -1
tail call void @quick_sort(i32* %0, i32 %6, i32 %68)
%69 = add nsw i32 %66, 1
%70 = icmp slt i32 %69, %2
br i1 %70, label %5, label %71
71: ; preds = %64, %3
ret void
}