#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
int /*<<< orphan*/ swap(int *, int *);
int partition(int ar[], int l, int r, int *n) {
  int i = l + 1, m = l, x = ar[l];
  *n = r;
  for (; i <= *n; ++i) {
    if (ar[i] < x) {
      m++;
      swap(&ar[i], &ar[m]);
    } else if (ar[i] == x) {
      swap(&ar[i], &ar[*n]);
      *n = *n - 1;
      --i;
    }
  }
  swap(&ar[l], &ar[m]);
  for (i = 0; i < (r - *n); ++i) {
    swap(&ar[m + i + 1], &ar[r - i]);
  }
  *n = m + i;
  return m;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%rcx
cmp    (%rcx),%eax
jg     120a <partition+0xfa>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jge    11a0 <partition+0x90>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
movslq -0x1c(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
movslq -0x20(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
call   1030 <swap@plt>
jmp    11f7 <partition+0xe7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jne    11f2 <partition+0xe2>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
movslq -0x1c(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq (%rax),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
call   1030 <swap@plt>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    (%rax),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    11f7 <partition+0xe7>
jmp    11fc <partition+0xec>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    114c <partition+0x3c>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
movslq -0xc(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
movslq -0x20(%rbp),%rax
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
call   1030 <swap@plt>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rdx
sub    (%rdx),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1284 <partition+0x174>
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    -0x1c(%rbp),%eax
cltq
shl    $0x2,%rax
add    %rax,%rsi
call   1030 <swap@plt>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1234 <partition+0x124>
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x18,%rsp
mov    %rcx,%r14
mov    %esi,%ebp
mov    %rdi,%r13
movslq %esi,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rdi
mov    0x0(%r13,%rax,4),%r12d
mov    %edx,(%rcx)
cmp    %edx,%eax
mov    %edx,0x14(%rsp)
jge    11a9 <partition+0x99>
mov    %rdi,0x8(%rsp)
mov    %edx,%eax
mov    %ebp,%r15d
jmp    1170 <partition+0x60>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %r15d,%rax
add    $0x1,%r15d
lea    0x4(,%rax,4),%rsi
add    %r13,%rsi
call   1030 <swap@plt>
mov    (%r14),%eax
mov    %ebx,%ebp
cmp    %eax,%ebx
jge    11ae <partition+0x9e>
lea    0x1(%rbp),%ebx
movslq %ebp,%rcx
lea    0x4(,%rcx,4),%rdi
add    %r13,%rdi
cmp    %r12d,0x4(%r13,%rcx,4)
jl     1150 <partition+0x40>
jne    116a <partition+0x5a>
cltq
lea    0x0(,%rax,4),%rsi
add    %r13,%rsi
call   1030 <swap@plt>
mov    (%r14),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,(%r14)
mov    %ebp,%ebx
jmp    116a <partition+0x5a>
mov    %ebp,%r15d
jmp    11b6 <partition+0xa6>
movslq %r15d,%rax
mov    0x8(%rsp),%rdi
lea    0x0(,%rax,4),%rsi
add    %r13,%rsi
call   1030 <swap@plt>
xor    %ebx,%ebx
mov    0x14(%rsp),%eax
cmp    %eax,(%r14)
jge    1224 <partition+0x114>
mov    %r15,0x8(%rsp)
lea    0x1(%r15),%r12d
movslq %eax,%r15
lea    0x0(,%r15,4),%rbp
add    %r13,%rbp
xor    %ebx,%ebx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
lea    (%r12,%rbx,1),%eax
cltq
lea    0x0(,%rax,4),%rdi
add    %r13,%rdi
mov    %rbp,%rsi
call   1030 <swap@plt>
add    $0x1,%rbx
movslq (%r14),%rax
mov    %r15,%rcx
sub    %rax,%rcx
add    $0xfffffffffffffffc,%rbp
cmp    %rcx,%rbx
jl     11f0 <partition+0xe0>
mov    0x8(%rsp),%r15
add    %r15d,%ebx
mov    %ebx,(%r14)
mov    %r15d,%eax
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @partition(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32* %3) {
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
store i32* %0, i32** %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32* %3, i32** %8
%12 = load i32, i32* %6
%13 = add nsw i32 %12, 1
store i32 %13, i32* %9
%14 = load i32, i32* %6
store i32 %14, i32* %10
%15 = load i32*, i32** %5
%16 = load i32, i32* %6
%17 = sext i32 %16 to i64
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %17
%19 = load i32, i32* %18
store i32 %19, i32* %11
%20 = load i32, i32* %7
%21 = load i32*, i32** %8
store i32 %20, i32* %21
br label %22
22: ; preds = %74, %4
%23 = load i32, i32* %9
%24 = load i32*, i32** %8
%25 = load i32, i32* %24
%26 = icmp sle i32 %23, %25
br i1 %26, label %27, label %77
27: ; preds = %22
%28 = load i32*, i32** %5
%29 = load i32, i32* %9
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %28, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
%33 = load i32, i32* %11
%34 = icmp slt i32 %32, %33
br i1 %34, label %35, label %47
35: ; preds = %27
%36 = load i32, i32* %10
%37 = add nsw i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %10
%38 = load i32*, i32** %5
%39 = load i32, i32* %9
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %38, i64 %40
%42 = load i32*, i32** %5
%43 = load i32, i32* %10
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 %44
%46 = call i32 @swap(i32* %41, i32* %45)
br label %73
47: ; preds = %27
%48 = load i32*, i32** %5
%49 = load i32, i32* %9
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %48, i64 %50
%52 = load i32, i32* %51
%53 = load i32, i32* %11
%54 = icmp eq i32 %52, %53
br i1 %54, label %55, label %72
55: ; preds = %47
%56 = load i32*, i32** %5
%57 = load i32, i32* %9
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %56, i64 %58
%60 = load i32*, i32** %5
%61 = load i32*, i32** %8
%62 = load i32, i32* %61
%63 = sext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds i32, i32* %60, i64 %63
%65 = call i32 @swap(i32* %59, i32* %64)
%66 = load i32*, i32** %8
%67 = load i32, i32* %66
%68 = sub nsw i32 %67, 1
%69 = load i32*, i32** %8
store i32 %68, i32* %69
%70 = load i32, i32* %9
%71 = add nsw i32 %70, -1
store i32 %71, i32* %9
br label %72
72: ; preds = %55, %47
br label %73
73: ; preds = %72, %35
br label %74
74: ; preds = %73
%75 = load i32, i32* %9
%76 = add nsw i32 %75, 1
store i32 %76, i32* %9
br label %22
77: ; preds = %22
%78 = load i32*, i32** %5
%79 = load i32, i32* %6
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %78, i64 %80
%82 = load i32*, i32** %5
%83 = load i32, i32* %10
%84 = sext i32 %83 to i64
%85 = getelementptr inbounds i32, i32* %82, i64 %84
%86 = call i32 @swap(i32* %81, i32* %85)
store i32 0, i32* %9
br label %87
87: ; preds = %109, %77
%88 = load i32, i32* %9
%89 = load i32, i32* %7
%90 = load i32*, i32** %8
%91 = load i32, i32* %90
%92 = sub nsw i32 %89, %91
%93 = icmp slt i32 %88, %92
br i1 %93, label %94, label %112
94: ; preds = %87
%95 = load i32*, i32** %5
%96 = load i32, i32* %10
%97 = load i32, i32* %9
%98 = add nsw i32 %96, %97
%99 = add nsw i32 %98, 1
%100 = sext i32 %99 to i64
%101 = getelementptr inbounds i32, i32* %95, i64 %100
%102 = load i32*, i32** %5
%103 = load i32, i32* %7
%104 = load i32, i32* %9
%105 = sub nsw i32 %103, %104
%106 = sext i32 %105 to i64
%107 = getelementptr inbounds i32, i32* %102, i64 %106
%108 = call i32 @swap(i32* %101, i32* %107)
br label %109
109: ; preds = %94
%110 = load i32, i32* %9
%111 = add nsw i32 %110, 1
store i32 %111, i32* %9
br label %87
112: ; preds = %87
%113 = load i32, i32* %10
%114 = load i32, i32* %9
%115 = add nsw i32 %113, %114
%116 = load i32*, i32** %8
store i32 %115, i32* %116
%117 = load i32, i32* %10
ret i32 %117
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @partition(i32* %0, i32 %1, i32 %2, i32* nocapture %3) {
%5 = sext i32 %1 to i64
%6 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %5
%7 = load i32, i32* %6
store i32 %2, i32* %3
%8 = icmp slt i32 %1, %2
br i1 %8, label %9, label %39
9: ; preds = %4, %32
%10 = phi i32 [ %33, %32 ], [ %2, %4 ]
%11 = phi i32 [ %35, %32 ], [ %1, %4 ]
%12 = phi i32 [ %34, %32 ], [ %1, %4 ]
%13 = add nsw i32 %11, 1
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %14
%16 = load i32, i32* %15
%17 = icmp slt i32 %16, %7
br i1 %17, label %18, label %24
18: ; preds = %9
%19 = add nsw i32 %12, 1
%20 = sext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %20
%22 = tail call i32 @swap(i32* %15, i32* %21)
%23 = load i32, i32* %3
br label %32
24: ; preds = %9
%25 = icmp eq i32 %16, %7
br i1 %25, label %26, label %32
26: ; preds = %24
%27 = sext i32 %10 to i64
%28 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %27
%29 = tail call i32 @swap(i32* %15, i32* %28)
%30 = load i32, i32* %3
%31 = add nsw i32 %30, -1
store i32 %31, i32* %3
br label %32
32: ; preds = %18, %26, %24
%33 = phi i32 [ %23, %18 ], [ %31, %26 ], [ %10, %24 ]
%34 = phi i32 [ %19, %18 ], [ %12, %26 ], [ %12, %24 ]
%35 = phi i32 [ %13, %18 ], [ %11, %26 ], [ %13, %24 ]
%36 = icmp slt i32 %35, %33
br i1 %36, label %9, label %37
37: ; preds = %32
%38 = sext i32 %34 to i64
br label %39
39: ; preds = %37, %4
%40 = phi i64 [ %38, %37 ], [ %5, %4 ]
%41 = phi i32 [ %34, %37 ], [ %1, %4 ]
%42 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %40
%43 = tail call i32 @swap(i32* %6, i32* %42)
%44 = load i32, i32* %3
%45 = icmp slt i32 %44, %2
br i1 %45, label %46, label %65
46: ; preds = %39
%47 = add i32 %41, 1
%48 = sext i32 %2 to i64
br label %49
49: ; preds = %46, %49
%50 = phi i64 [ 0, %46 ], [ %58, %49 ]
%51 = trunc i64 %50 to i32
%52 = add i32 %47, %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %53
%55 = sub nsw i64 %48, %50
%56 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %55
%57 = tail call i32 @swap(i32* %54, i32* %56)
%58 = add nuw nsw i64 %50, 1
%59 = load i32, i32* %3
%60 = sub nsw i32 %2, %59
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = icmp slt i64 %58, %61
br i1 %62, label %49, label %63
63: ; preds = %49
%64 = trunc i64 %58 to i32
br label %65
65: ; preds = %63, %39
%66 = phi i32 [ 0, %39 ], [ %64, %63 ]
%67 = add nsw i32 %66, %41
store i32 %67, i32* %3
ret i32 %41
}