void quick_sort(int a[], int left, int right) {
  if (left < right) {
    int key = a[left];
    int low = left;
    int high = right;
    while (low < high) {
      while (low < high && a[high] > key) {
        high--;
      }
      a[low] = a[high];
      while (low < high && a[low] < key) {
        low++;
      }
      a[high] = a[low];
    }
    a[low] = key;
    quick_sort(a, left, low - 1);
    quick_sort(a, low + 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
jge    1242 <quick_sort+0x132>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    1210 <quick_sort+0x100>
jmp    1159 <quick_sort+0x49>
mov    -0x18(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1d(%rbp)
jge    117e <quick_sort+0x6e>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setg   %al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x1d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    118e <quick_sort+0x7e>
jmp    119c <quick_sort+0x8c>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1159 <quick_sort+0x49>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1e(%rbp)
jge    11d7 <quick_sort+0xc7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
setl   %al
mov    %al,-0x1e(%rbp)
mov    -0x1e(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    11e7 <quick_sort+0xd7>
jmp    11f5 <quick_sort+0xe5>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11b2 <quick_sort+0xa2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    1148 <quick_sort+0x38>
mov    -0x14(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
call   1030 <quick_sort@plt>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%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    11eb <quick_sort+0xdb>
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    11eb <quick_sort+0xdb>
movslq %esi,%rcx
mov    (%rbx,%rcx,4),%eax
mov    %esi,%ebp
cmp    %r14d,%ecx
jge    1133 <quick_sort+0x23>
mov    %r14d,%ecx
mov    %esi,%ebp
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    %eax,(%rbx,%rcx,4)
jle    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    %eax,%edx
jge    11e0 <quick_sort+0xd0>
lea    -0x1(%r8),%rdx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
cmp    %rdi,%rdx
je     1163 <quick_sort+0x53>
lea    0x1(%rdi),%rbp
cmp    %eax,0x4(%rbx,%rdi,4)
mov    %rbp,%rdi
jl     11c0 <quick_sort+0xb0>
jmp    11e3 <quick_sort+0xd3>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    %rdi,%rbp
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 slt i32 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %94
13: ; preds = %3
%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* %7
%19 = load i32, i32* %5
store i32 %19, i32* %8
%20 = load i32, i32* %6
store i32 %20, i32* %9
br label %21
21: ; preds = %70, %13
%22 = load i32, i32* %8
%23 = load i32, i32* %9
%24 = icmp slt i32 %22, %23
br i1 %24, label %25, label %80
25: ; preds = %21
br label %26
26: ; preds = %40, %25
%27 = load i32, i32* %8
%28 = load i32, i32* %9
%29 = icmp slt i32 %27, %28
br i1 %29, label %30, label %38
30: ; preds = %26
%31 = load i32*, i32** %4
%32 = load i32, i32* %9
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 %33
%35 = load i32, i32* %34
%36 = load i32, i32* %7
%37 = icmp sgt i32 %35, %36
br label %38
38: ; preds = %30, %26
%39 = phi i1 [ false, %26 ], [ %37, %30 ]
br i1 %39, label %40, label %43
40: ; preds = %38
%41 = load i32, i32* %9
%42 = add nsw i32 %41, -1
store i32 %42, i32* %9
br label %26
43: ; preds = %38
%44 = load i32*, i32** %4
%45 = load i32, i32* %9
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 %46
%48 = load i32, i32* %47
%49 = load i32*, i32** %4
%50 = load i32, i32* %8
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = getelementptr inbounds i32, i32* %49, i64 %51
store i32 %48, i32* %52
br label %53
53: ; preds = %67, %43
%54 = load i32, i32* %8
%55 = load i32, i32* %9
%56 = icmp slt i32 %54, %55
br i1 %56, label %57, label %65
57: ; preds = %53
%58 = load i32*, i32** %4
%59 = load i32, i32* %8
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i32, i32* %58, i64 %60
%62 = load i32, i32* %61
%63 = load i32, i32* %7
%64 = icmp slt i32 %62, %63
br label %65
65: ; preds = %57, %53
%66 = phi i1 [ false, %53 ], [ %64, %57 ]
br i1 %66, label %67, label %70
67: ; preds = %65
%68 = load i32, i32* %8
%69 = add nsw i32 %68, 1
store i32 %69, i32* %8
br label %53
70: ; preds = %65
%71 = load i32*, i32** %4
%72 = load i32, i32* %8
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %71, i64 %73
%75 = load i32, i32* %74
%76 = load i32*, i32** %4
%77 = load i32, i32* %9
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds i32, i32* %76, i64 %78
store i32 %75, i32* %79
br label %21
80: ; preds = %21
%81 = load i32, i32* %7
%82 = load i32*, i32** %4
%83 = load i32, i32* %8
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %82, i64 %84
store i32 %81, i32* %85
%86 = load i32*, i32** %4
%87 = load i32, i32* %5
%88 = load i32, i32* %8
%89 = sub nsw i32 %88, 1
%90 = load i32*, i32** %4
%91 = load i32, i32* %8
%92 = add nsw i32 %91, 1
%93 = load i32, i32* %6
br label %94
94: ; preds = %80, %3
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 [ %32, %58 ], [ %2, %5 ]
%13 = phi i32 [ %60, %58 ], [ %6, %5 ]
%14 = icmp slt i32 %13, %12
br i1 %14, label %17, label %15
15: ; preds = %11
%16 = sext i32 %13 to i64
br label %30
17: ; preds = %11
%18 = sext i32 %12 to i64
%19 = sext i32 %13 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 %23, %9
br i1 %24, label %25, label %28
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 [ %12, %15 ], [ %29, %28 ], [ %13, %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 %13, %32
br i1 %37, label %38, label %58
38: ; preds = %30
%39 = icmp slt i32 %35, %9
br i1 %39, label %45, label %40
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 %51, %9
br i1 %52, label %45, label %40
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 ], [ %13, %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
}