void bubble_sort(int *arr, int num) {
  int index = num - 1, step;
  while (index > 0) {
    for (step = 0; step < index; ++step) {
      if (arr[step] > arr[step + 1]) {
        arr[step] ^= arr[step + 1];
        arr[step + 1] ^= arr[step];
        arr[step] ^= arr[step + 1];
      }
    }
    --index;
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<bubble_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x10(%rbp)
jle    11cd <bubble_sort+0xcd>
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    11bf <bubble_sort+0xbf>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x14(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
movslq %edx,%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    11ac <bubble_sort+0xac>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
xor    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
xor    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
xor    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11b1 <bubble_sort+0xb1>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1125 <bubble_sort+0x25>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1114 <bubble_sort+0x14>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<bubble_sort>:
push   %rbx
cmp    $0x2,%esi
jl     11b2 <bubble_sort+0xb2>
lea    -0x1(%rsi),%r10d
mov    %r10,%r8
neg    %r8
xor    %r9d,%r9d
jmp    1136 <bubble_sort+0x36>
nopl   0x0(%rax)
lea    -0x1(%rsi),%eax
add    $0xffffffffffffffff,%r10
add    $0x1,%r9
cmp    $0x3,%esi
mov    %eax,%esi
jl     11b2 <bubble_sort+0xb2>
mov    %r9,%rax
not    %rax
mov    (%rdi),%ecx
cmp    %r8,%rax
jne    1160 <bubble_sort+0x60>
xor    %eax,%eax
test   $0x1,%r10b
je     1120 <bubble_sort+0x20>
mov    0x4(%rdi,%rax,4),%edx
cmp    %edx,%ecx
jle    1120 <bubble_sort+0x20>
mov    %ecx,0x4(%rdi,%rax,4)
mov    %edx,(%rdi,%rax,4)
jmp    1120 <bubble_sort+0x20>
nopl   0x0(%rax)
mov    %r10,%r11
and    $0xfffffffffffffffe,%r11
xor    %edx,%edx
jmp    1180 <bubble_sort+0x80>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ecx,0x8(%rdi,%rdx,4)
mov    %ebx,0x4(%rdi,%rdx,4)
mov    %rax,%rdx
cmp    %rax,%r11
je     1145 <bubble_sort+0x45>
mov    0x4(%rdi,%rdx,4),%eax
cmp    %eax,%ecx
jle    11a0 <bubble_sort+0xa0>
mov    %ecx,0x4(%rdi,%rdx,4)
mov    %eax,(%rdi,%rdx,4)
jmp    11a2 <bubble_sort+0xa2>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %eax,%ecx
lea    0x2(%rdx),%rax
mov    0x8(%rdi,%rdx,4),%ebx
cmp    %ebx,%ecx
jg     1170 <bubble_sort+0x70>
mov    %ebx,%ecx
jmp    1178 <bubble_sort+0x78>
pop    %rbx
ret

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

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