int magic_numbers(int array[], int low, int high) {
  int mid = (high + low) / 2;
  if (high < low) {
    return -1;
  }
  if (array[mid] < mid) {
    return magic_numbers(array, mid + 1, high);
  } else if (array[mid] > mid) {
    return magic_numbers(array, low, mid - 1);
  } else {
    return mid;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<magic_numbers>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    -0x14(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    114b <magic_numbers+0x3b>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    11ad <magic_numbers+0x9d>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    1179 <magic_numbers+0x69>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x1c(%rbp),%esi
add    $0x1,%esi
mov    -0x18(%rbp),%edx
call   1030 <magic_numbers@plt>
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    11ad <magic_numbers+0x9d>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jle    11a7 <magic_numbers+0x97>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x14(%rbp),%esi
mov    -0x1c(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
call   1030 <magic_numbers@plt>
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    11ad <magic_numbers+0x9d>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<magic_numbers>:
mov    $0xffffffff,%eax
cmp    %esi,%edx
jge    110a <magic_numbers+0xa>
ret
lea    (%rdx,%rsi,1),%r8d
jmp    111f <magic_numbers+0x1f>
lea    0x1(%rcx),%esi
lea    (%rdx,%rcx,1),%r8d
add    $0x1,%r8d
cmp    %ecx,%edx
jle    1109 <magic_numbers+0x9>
mov    %r8d,%ecx
shr    $0x1f,%ecx
add    %r8d,%ecx
sar    %ecx
movslq %ecx,%r9
mov    (%rdi,%r9,4),%r8d
cmp    %r9d,%r8d
jl     1110 <magic_numbers+0x10>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
cmp    %ecx,%r8d
jle    116b <magic_numbers+0x6b>
cmp    %esi,%ecx
jle    1109 <magic_numbers+0x9>
add    $0xffffffff,%ecx
lea    (%rcx,%rsi,1),%r8d
mov    %ecx,%edx
mov    %r8d,%ecx
shr    $0x1f,%ecx
add    %r8d,%ecx
sar    %ecx
movslq %ecx,%r9
mov    (%rdi,%r9,4),%r8d
cmp    %r9d,%r8d
jge    1140 <magic_numbers+0x40>
jmp    1110 <magic_numbers+0x10>
mov    %ecx,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @magic_numbers(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
%9 = load i32, i32* %7
%10 = load i32, i32* %6
%11 = add nsw i32 %9, %10
%12 = sdiv i32 %11, 2
store i32 %12, i32* %8
%13 = load i32, i32* %7
%14 = load i32, i32* %6
%15 = icmp slt i32 %13, %14
br i1 %15, label %16, label %17
16: ; preds = %3
store i32 -1, i32* %4
br label %47
17: ; preds = %3
%18 = load i32*, i32** %5
%19 = load i32, i32* %8
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %18, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = load i32, i32* %8
%24 = icmp slt i32 %22, %23
br i1 %24, label %25, label %31
25: ; preds = %17
%26 = load i32*, i32** %5
%27 = load i32, i32* %8
%28 = add nsw i32 %27, 1
%29 = load i32, i32* %7
%30 = call i32 @magic_numbers(i32* %26, i32 %28, i32 %29)
store i32 %30, i32* %4
br label %47
31: ; preds = %17
%32 = load i32*, i32** %5
%33 = load i32, i32* %8
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %32, i64 %34
%36 = load i32, i32* %35
%37 = load i32, i32* %8
%38 = icmp sgt i32 %36, %37
br i1 %38, label %39, label %45
39: ; preds = %31
%40 = load i32*, i32** %5
%41 = load i32, i32* %6
%42 = load i32, i32* %8
%43 = sub nsw i32 %42, 1
%44 = call i32 @magic_numbers(i32* %40, i32 %41, i32 %43)
store i32 %44, i32* %4
br label %47
45: ; preds = %31
%46 = load i32, i32* %8
store i32 %46, i32* %4
br label %47
47: ; preds = %45, %39, %25, %16
%48 = load i32, i32* %4
ret i32 %48
}

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