int binarySearch(int *a, int n, int key) {
  int start = 0, end = n - 1, mid = (start + end) / 2;
  while (start <= end && a[mid] != key) {
    if (key < a[mid])
      end = mid - 1;
    else
      start = mid + 1;
    mid = (start + end) / 2;
  }
  if (start > end)
    return -1;
  return mid;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<binarySearch>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %esi,-0x14(%rbp)
mov    %edx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    -0x20(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x20(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x25(%rbp)
jg     1154 <binarySearch+0x54>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
setne  %al
mov    %al,-0x25(%rbp)
mov    -0x25(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    1164 <binarySearch+0x64>
jmp    11a5 <binarySearch+0xa5>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x24(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    1186 <binarySearch+0x86>
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    118f <binarySearch+0x8f>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    -0x20(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    112f <binarySearch+0x2f>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jle    11bd <binarySearch+0xbd>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    11c3 <binarySearch+0xc3>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<binarySearch>:
mov    $0xffffffff,%eax
test   %esi,%esi
jle    114c <binarySearch+0x4c>
add    $0xffffffff,%esi
xor    %r8d,%r8d
mov    %esi,%r9d
jmp    112f <binarySearch+0x2f>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%r8d
lea    (%r8,%r9,1),%esi
cmp    %r9d,%r8d
jg     114c <binarySearch+0x4c>
mov    %esi,%ecx
shr    $0x1f,%ecx
add    %esi,%ecx
sar    %ecx
movslq %ecx,%rsi
mov    (%rdi,%rsi,4),%esi
cmp    %edx,%esi
je     114d <binarySearch+0x4d>
jle    1120 <binarySearch+0x20>
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,%r9d
jmp    1126 <binarySearch+0x26>
ret
mov    %ecx,%eax
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @binarySearch(i32* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = add nsw i32 %1, -1
%5 = icmp slt i32 %1, 1
br i1 %5, label %23, label %6
6: ; preds = %3, %15
%7 = phi i32 [ %21, %15 ], [ %4, %3 ]
%8 = phi i32 [ %20, %15 ], [ %4, %3 ]
%9 = phi i32 [ %19, %15 ], [ 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 eq i32 %13, %2
br i1 %14, label %23, label %15
15: ; preds = %6
%16 = icmp sgt i32 %13, %2
%17 = add nsw i32 %10, -1
%18 = add nsw i32 %10, 1
%19 = select i1 %16, i32 %9, i32 %18
%20 = select i1 %16, i32 %17, i32 %8
%21 = add nsw i32 %19, %20
%22 = icmp sgt i32 %19, %20
br i1 %22, label %23, label %6
23: ; preds = %6, %15, %3
%24 = phi i32 [ -1, %3 ], [ -1, %15 ], [ %10, %6 ]
ret i32 %24
}