void shell_sort(int a[], int size) {
  int i, j;
  int h = 1;
  do {
    h = h * 3 + 1;
  } while (h <= size);
  do {
    h /= 3;
    for (i = h; i < size; i++) {
      int v = a[i];
      for (j = i; j >= h && a[j - h] > v; j -= h)
        a[j] = a[j - h];
      if (i != j)
        a[j] = v;
    }
  } while (h != 1);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<shell_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x1,-0x18(%rbp)
imul   $0x3,-0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jle    1112 <shell_sort+0x12>
jmp    112d <shell_sort+0x2d>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x3,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11f3 <shell_sort+0xf3>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x10(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %al,-0x1d(%rbp)
jl     118b <shell_sort+0x8b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    -0x18(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
setg   %al
mov    %al,-0x1d(%rbp)
mov    -0x1d(%rbp),%al
test   $0x1,%al
jne    119b <shell_sort+0x9b>
jmp    11c6 <shell_sort+0xc6>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    -0x18(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x14(%rbp),%eax
sub    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1161 <shell_sort+0x61>
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
je     11e0 <shell_sort+0xe0>
mov    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    11e5 <shell_sort+0xe5>
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
jmp    1141 <shell_sort+0x41>
jmp    11f8 <shell_sort+0xf8>
cmpl   $0x1,-0x18(%rbp)
jne    112d <shell_sort+0x2d>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<shell_sort>:
mov    $0x1,%r9d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
lea    (%r9,%r9,2),%eax
lea    (%r9,%r9,2),%r9d
add    $0x1,%r9d
cmp    %esi,%eax
jl     1110 <shell_sort+0x10>
push   %rbp
push   %r14
push   %rbx
movslq %esi,%r8
jmp    113d <shell_sort+0x3d>
nopl   0x0(%rax)
add    $0xfffffffd,%r9d
cmp    $0x2,%r9d
mov    %edx,%r9d
jbe    11b8 <shell_sort+0xb8>
movslq %r9d,%rax
imul   $0x55555556,%rax,%rdx
mov    %rdx,%rax
shr    $0x3f,%rax
shr    $0x20,%rdx
add    %eax,%edx
cmp    %esi,%edx
jge    1130 <shell_sort+0x30>
movslq %edx,%r10
xor    %r11d,%r11d
mov    %r10,%r14
jmp    117d <shell_sort+0x7d>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
add    $0x1,%r14
add    $0x1,%r11d
cmp    %r8,%r14
je     1130 <shell_sort+0x30>
cmp    %r10,%r14
jl     1170 <shell_sort+0x70>
mov    (%rdi,%r14,4),%eax
mov    %r11d,%ebx
nopl   0x0(%rax)
lea    (%rdx,%rbx,1),%ebp
movslq %ebx,%rcx
mov    (%rdi,%rcx,4),%ecx
cmp    %eax,%ecx
jle    11ab <shell_sort+0xab>
movslq %ebp,%rbp
mov    %ecx,(%rdi,%rbp,4)
sub    %edx,%ebx
jge    1190 <shell_sort+0x90>
add    %edx,%ebx
mov    %ebx,%ebp
cmp    %r14d,%ebp
je     1170 <shell_sort+0x70>
movslq %ebp,%rcx
mov    %eax,(%rdi,%rcx,4)
jmp    1170 <shell_sort+0x70>
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %rbp
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* %7
br label %9
9: ; preds = %13, %2
%10 = load i32, i32* %7
%11 = mul nsw i32 %10, 3
%12 = add nsw i32 %11, 1
store i32 %12, i32* %7
br label %13
13: ; preds = %9
%14 = load i32, i32* %7
%15 = load i32, i32* %4
%16 = icmp sle i32 %14, %15
br i1 %16, label %9, label %17
17: ; preds = %13
br label %18
18: ; preds = %80, %17
%19 = load i32, i32* %7
%20 = sdiv i32 %19, 3
store i32 %20, i32* %7
%21 = load i32, i32* %7
store i32 %21, i32* %5
br label %22
22: ; preds = %76, %18
%23 = load i32, i32* %5
%24 = load i32, i32* %4
%25 = icmp slt i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %79
26: ; preds = %22
%27 = load i32*, i32** %3
%28 = load i32, i32* %5
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds i32, i32* %27, i64 %29
%31 = load i32, i32* %30
store i32 %31, i32* %8
%32 = load i32, i32* %5
store i32 %32, i32* %6
br label %33
33: ; preds = %61, %26
%34 = load i32, i32* %6
%35 = load i32, i32* %7
%36 = icmp sge i32 %34, %35
br i1 %36, label %37, label %47
37: ; preds = %33
%38 = load i32*, i32** %3
%39 = load i32, i32* %6
%40 = load i32, i32* %7
%41 = sub nsw i32 %39, %40
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %42
%44 = load i32, i32* %43
%45 = load i32, i32* %8
%46 = icmp sgt i32 %44, %45
br label %47
47: ; preds = %37, %33
%48 = phi i1 [ false, %33 ], [ %46, %37 ]
br i1 %48, label %49, label %65
49: ; preds = %47
%50 = load i32*, i32** %3
%51 = load i32, i32* %6
%52 = load i32, i32* %7
%53 = sub nsw i32 %51, %52
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %50, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
%57 = load i32*, i32** %3
%58 = load i32, i32* %6
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %57, i64 %59
store i32 %56, i32* %60
br label %61
61: ; preds = %49
%62 = load i32, i32* %7
%63 = load i32, i32* %6
%64 = sub nsw i32 %63, %62
store i32 %64, i32* %6
br label %33
65: ; preds = %47
%66 = load i32, i32* %5
%67 = load i32, i32* %6
%68 = icmp ne i32 %66, %67
br i1 %68, label %69, label %75
69: ; preds = %65
%70 = load i32, i32* %8
%71 = load i32*, i32** %3
%72 = load i32, i32* %6
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds i32, i32* %71, i64 %73
store i32 %70, i32* %74
br label %75
75: ; preds = %69, %65
br label %76
76: ; preds = %75
%77 = load i32, i32* %5
%78 = add nsw i32 %77, 1
store i32 %78, i32* %5
br label %22
79: ; preds = %22
br label %80
80: ; preds = %79
%81 = load i32, i32* %7
%82 = icmp ne i32 %81, 1
br i1 %82, label %18, label %83
83: ; preds = %80
ret void
}

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