char *itoa(int num, char *str, const int number_format) {
  int num1 = num;
  int num_chars = 0;
  int pos;
  while (num1 > 0) {
    num_chars++;
    num1 /= number_format;
  }
  if (num_chars == 0)
    num_chars = 1;
  str[num_chars] = 0;
  for (pos = num_chars - 1; pos >= 0; pos--) {
    int cur_char = num % number_format;
    if (cur_char < 10) {
      str[pos] = cur_char + '0';
    } else {
      str[pos] = cur_char - 10 + 'A';
    }
    num /= number_format;
  }
  return (str);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<itoa>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x18(%rbp)
jle    113f <itoa+0x3f>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%eax
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    111b <itoa+0x1b>
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
jne    1150 <itoa+0x50>
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
movb   $0x0,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x20(%rbp)
jl     11cb <itoa+0xcb>
mov    -0x4(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x24(%rbp)
cmpl   $0xa,-0x24(%rbp)
jge    119b <itoa+0x9b>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x30,%eax
mov    %al,%dl
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
jmp    11b1 <itoa+0xb1>
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    $0xa,%eax
add    $0x41,%eax
mov    %al,%dl
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
mov    %dl,(%rax,%rcx,1)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    -0x4(%rbp),%eax
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1165 <itoa+0x65>
mov    -0x10(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<itoa>:
mov    %edx,%r10d
mov    %rsi,%r8
test   %edi,%edi
jle    111e <itoa+0x1e>
xor    %esi,%esi
mov    %edi,%eax
xchg   %ax,%ax
cltd
idiv   %r10d
add    $0x1,%rsi
test   %eax,%eax
jg     1110 <itoa+0x10>
jmp    1123 <itoa+0x23>
mov    $0x1,%esi
movb   $0x0,(%r8,%rsi,1)
add    $0x1,%rsi
mov    $0x30,%r9d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    %edi,%eax
cltd
idiv   %r10d
lea    -0x2(%rsi),%edi
cmp    $0xa,%edx
mov    $0x37,%ecx
cmovl  %r9d,%ecx
add    %dl,%cl
mov    %cl,(%r8,%rdi,1)
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
mov    %eax,%edi
cmp    $0x1,%rsi
ja     1140 <itoa+0x40>
mov    %r8,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
define i8* @itoa(i32 %0, i8* %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i8* %1, i8** %5
store i32 %2, i32* %6
%11 = load i32, i32* %4
store i32 %11, i32* %7
store i32 0, i32* %8
br label %12
12: ; preds = %15, %3
%13 = load i32, i32* %7
%14 = icmp sgt i32 %13, 0
br i1 %14, label %15, label %21
15: ; preds = %12
%16 = load i32, i32* %8
%17 = add nsw i32 %16, 1
store i32 %17, i32* %8
%18 = load i32, i32* %6
%19 = load i32, i32* %7
%20 = sdiv i32 %19, %18
store i32 %20, i32* %7
br label %12
21: ; preds = %12
%22 = load i32, i32* %8
%23 = icmp eq i32 %22, 0
br i1 %23, label %24, label %25
24: ; preds = %21
store i32 1, i32* %8
br label %25
25: ; preds = %24, %21
%26 = load i8*, i8** %5
%27 = load i32, i32* %8
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds i8, i8* %26, i64 %28
store i8 0, i8* %29
%30 = load i32, i32* %8
%31 = sub nsw i32 %30, 1
store i32 %31, i32* %9
br label %32
32: ; preds = %62, %25
%33 = load i32, i32* %9
%34 = icmp sge i32 %33, 0
br i1 %34, label %35, label %65
35: ; preds = %32
%36 = load i32, i32* %4
%37 = load i32, i32* %6
%38 = srem i32 %36, %37
store i32 %38, i32* %10
%39 = load i32, i32* %10
%40 = icmp slt i32 %39, 10
br i1 %40, label %41, label %49
41: ; preds = %35
%42 = load i32, i32* %10
%43 = add nsw i32 %42, 48
%44 = trunc i32 %43 to i8
%45 = load i8*, i8** %5
%46 = load i32, i32* %9
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i8, i8* %45, i64 %47
store i8 %44, i8* %48
br label %58
49: ; preds = %35
%50 = load i32, i32* %10
%51 = sub nsw i32 %50, 10
%52 = add nsw i32 %51, 65
%53 = trunc i32 %52 to i8
%54 = load i8*, i8** %5
%55 = load i32, i32* %9
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds i8, i8* %54, i64 %56
store i8 %53, i8* %57
br label %58
58: ; preds = %49, %41
%59 = load i32, i32* %6
%60 = load i32, i32* %4
%61 = sdiv i32 %60, %59
store i32 %61, i32* %4
br label %62
62: ; preds = %58
%63 = load i32, i32* %9
%64 = add nsw i32 %63, -1
store i32 %64, i32* %9
br label %32
65: ; preds = %32
%66 = load i8*, i8** %5
ret i8* %66
}

LLVM IR (-O2):
define i8* @itoa(i32 %0, i8* returned writeonly %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %4, label %5, label %13
5: ; preds = %3, %5
%6 = phi i32 [ %8, %5 ], [ 0, %3 ]
%7 = phi i32 [ %9, %5 ], [ %0, %3 ]
%8 = add nuw nsw i32 %6, 1
%9 = sdiv i32 %7, %2
%10 = icmp sgt i32 %9, 0
br i1 %10, label %5, label %11
11: ; preds = %5
%12 = zext i32 %8 to i64
br label %13
13: ; preds = %11, %3
%14 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %12, %11 ]
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %14
store i8 0, i8* %15
br label %16
16: ; preds = %13, %16
%17 = phi i64 [ %14, %13 ], [ %19, %16 ]
%18 = phi i32 [ %0, %13 ], [ %27, %16 ]
%19 = add nsw i64 %17, -1
%20 = srem i32 %18, %2
%21 = icmp slt i32 %20, 10
%22 = trunc i32 %20 to i8
%23 = select i1 %21, i8 48, i8 55
%24 = add i8 %23, %22
%25 = and i64 %19, 4294967295
%26 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %25
store i8 %24, i8* %26
%27 = sdiv i32 %18, %2
%28 = icmp ugt i64 %17, 1
br i1 %28, label %16, label %29
29: ; preds = %16
ret i8* %1
}