int binary_search(int a[], int len, int key) {
  int ret = -1;
  int low = 0;
  int high = len - 1;
  int mid = (low + high) / 2;
  while (low <= high) {
    if (key > a[mid])
      low = mid + 1;
    else if (key < a[mid])
      high = mid - 1;
    else if (key == a[mid]) {
      ret = mid;
      break;
    }
    mid = (low + high) / 2;
  }
  return ret;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<binary_search>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
movl   $0xffffffff,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jg     11c5 <binary_search+0xc5>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jle    1164 <binary_search+0x64>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    11af <binary_search+0xaf>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    1186 <binary_search+0x86>
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11aa <binary_search+0xaa>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x20(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jne    11a5 <binary_search+0xa5>
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    11c5 <binary_search+0xc5>
jmp    11aa <binary_search+0xaa>
jmp    11af <binary_search+0xaf>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1136 <binary_search+0x36>
mov    -0x14(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<binary_search>:
test   %esi,%esi
jle    1143 <binary_search+0x43>
add    $0xffffffff,%esi
xor    %ecx,%ecx
mov    %esi,%r8d
jmp    111e <binary_search+0x1e>
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,%ecx
lea    (%r8,%rcx,1),%esi
cmp    %r8d,%ecx
jg     1143 <binary_search+0x43>
mov    %esi,%eax
shr    $0x1f,%eax
add    %esi,%eax
sar    %eax
movslq %eax,%rsi
mov    (%rdi,%rsi,4),%esi
cmp    %edx,%esi
jl     1110 <binary_search+0x10>
jle    1140 <binary_search+0x40>
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,%r8d
jmp    1115 <binary_search+0x15>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
jne    1115 <binary_search+0x15>
ret
mov    $0xffffffff,%eax
ret

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

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