void shell_sort(int *a, int len) {
  int h = 1;
  int j;
  while (h < len) {
    h = 3 * h + 1;
  }
  while (h > 0) {
    for (j = h; j < len; j++) {
      int key = a[j];
      int i = j - h;
      while (i >= 0 && a[i] > key) {
        a[i + h] = a[i];
        i = i - h;
      }
      a[i + h] = key;
    }
    h = h / 3;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<shell_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x1,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    112d <shell_sort+0x2d>
imul   $0x3,-0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1112 <shell_sort+0x12>
jmp    1132 <shell_sort+0x32>
cmpl   $0x0,-0x10(%rbp)
jle    11f5 <shell_sort+0xf5>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11e2 <shell_sort+0xe2>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
xor    %eax,%eax
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    %al,-0x1d(%rbp)
jl     1188 <shell_sort+0x88>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
setg   %al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x1d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1198 <shell_sort+0x98>
jmp    11c1 <shell_sort+0xc1>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x10(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1165 <shell_sort+0x65>
mov    -0x18(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x10(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1142 <shell_sort+0x42>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    $0x3,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1132 <shell_sort+0x32>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<shell_sort>:
push   %rbx
mov    $0x1,%r11d
cmp    $0x2,%esi
jl     1134 <shell_sort+0x34>
mov    $0x1,%r11d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    %r11d,%eax
lea    (%rax,%rax,2),%r11d
add    $0x1,%r11d
cmp    %esi,%r11d
jl     1120 <shell_sort+0x20>
test   %eax,%eax
js     11ae <shell_sort+0xae>
movslq %esi,%r9
jmp    115d <shell_sort+0x5d>
nopl   0x0(%rax)
imul   $0x55555556,%r8,%rax
mov    %rax,%rcx
shr    $0x3f,%rcx
shr    $0x20,%rax
add    %ecx,%eax
cmp    $0x2,%r11d
mov    %eax,%r11d
jle    11ae <shell_sort+0xae>
movslq %r11d,%r8
cmp    %esi,%r11d
jge    1140 <shell_sort+0x40>
mov    %r8,%r10
jmp    117e <shell_sort+0x7e>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
cltq
mov    %ecx,(%rdi,%rax,4)
add    $0x1,%r10
cmp    %r9,%r10
je     1140 <shell_sort+0x40>
mov    (%rdi,%r10,4),%ecx
mov    %r10d,%edx
sub    %r11d,%edx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
lea    (%r11,%rdx,1),%eax
mov    %edx,%ebx
mov    (%rdi,%rbx,4),%ebx
cmp    %ecx,%ebx
jle    1170 <shell_sort+0x70>
cltq
mov    %ebx,(%rdi,%rax,4)
sub    %r11d,%edx
jns    1190 <shell_sort+0x90>
add    %r11d,%edx
mov    %edx,%eax
jmp    1170 <shell_sort+0x70>
pop    %rbx
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @shell_sort(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 1
br i1 %3, label %9, label %6
4: ; preds = %9
%5 = icmp sgt i32 %10, -1
br i1 %5, label %6, label %47
6: ; preds = %2, %4
%7 = phi i32 [ %12, %4 ], [ 1, %2 ]
%8 = sext i32 %1 to i64
br label %14
9: ; preds = %2, %9
%10 = phi i32 [ %12, %9 ], [ 1, %2 ]
%11 = mul nsw i32 %10, 3
%12 = add nsw i32 %11, 1
%13 = icmp slt i32 %12, %1
br i1 %13, label %9, label %4
14: ; preds = %6, %44
%15 = phi i32 [ %45, %44 ], [ %7, %6 ]
%16 = icmp slt i32 %15, %1
br i1 %16, label %17, label %44
17: ; preds = %14
%18 = sext i32 %15 to i64
br label %19
19: ; preds = %38, %17
%20 = phi i64 [ %18, %17 ], [ %42, %38 ]
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%22 = load i32, i32* %21
%23 = trunc i64 %20 to i32
%24 = trunc i64 %20 to i32
%25 = sub i32 %24, %15
br label %26
26: ; preds = %19, %33
%27 = phi i32 [ %36, %33 ], [ %25, %19 ]
%28 = phi i32 [ %27, %33 ], [ %23, %19 ]
%29 = zext i32 %27 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
%32 = icmp sgt i32 %31, %22
br i1 %32, label %33, label %38
33: ; preds = %26
%34 = sext i32 %28 to i64
%35 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %34
store i32 %31, i32* %35
%36 = sub nsw i32 %27, %15
%37 = icmp sgt i32 %36, -1
br i1 %37, label %26, label %38
38: ; preds = %26, %33
%39 = phi i32 [ %28, %26 ], [ %27, %33 ]
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %40
store i32 %22, i32* %41
%42 = add nsw i64 %20, 1
%43 = icmp eq i64 %42, %8
br i1 %43, label %44, label %19
44: ; preds = %38, %14
%45 = sdiv i32 %15, 3
%46 = icmp sgt i32 %15, 2
br i1 %46, label %14, label %47
47: ; preds = %44, %4
ret void
}