int binary_search_first(int *arr, int size, int val) {
  int low = 0, high = size - 1, mid;
  while (low <= high) {
    mid = (low + high) / 2;
    if (arr[mid] >= val)
      high = mid - 1;
    else
      low = mid + 1;
  }
  if (arr[low] == val)
    return low;
  else
    return -1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<binary_search_first>:
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
cmp    -0x20(%rbp),%eax
jg     116b <binary_search_first+0x6b>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    -0x20(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jl     115d <binary_search_first+0x5d>
mov    -0x24(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1166 <binary_search_first+0x66>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    111e <binary_search_first+0x1e>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jne    118a <binary_search_first+0x8a>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1191 <binary_search_first+0x91>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<binary_search_first>:
test   %esi,%esi
jle    113c <binary_search_first+0x3c>
add    $0xffffffff,%esi
xor    %r8d,%r8d
jmp    111a <binary_search_first+0x1a>
nopl   0x0(%rax)
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,%esi
cmp    %esi,%r8d
jg     113f <binary_search_first+0x3f>
lea    (%rsi,%r8,1),%eax
mov    %eax,%ecx
shr    $0x1f,%ecx
add    %eax,%ecx
sar    %ecx
movslq %ecx,%rax
cmp    %edx,(%rdi,%rax,4)
jge    1110 <binary_search_first+0x10>
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,%r8d
cmp    %esi,%r8d
jle    111a <binary_search_first+0x1a>
jmp    113f <binary_search_first+0x3f>
xor    %r8d,%r8d
movslq %r8d,%rax
cmp    %edx,(%rdi,%rax,4)
mov    $0xffffffff,%ecx
cmovne %ecx,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @binary_search_first(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
br label %13
13: ; preds = %35, %3
%14 = load i32, i32* %8
%15 = load i32, i32* %9
%16 = icmp sle i32 %14, %15
br i1 %16, label %17, label %36
17: ; preds = %13
%18 = load i32, i32* %8
%19 = load i32, i32* %9
%20 = add nsw i32 %18, %19
%21 = sdiv i32 %20, 2
store i32 %21, i32* %10
%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 sge i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %32
29: ; preds = %17
%30 = load i32, i32* %10
%31 = sub nsw i32 %30, 1
store i32 %31, i32* %9
br label %35
32: ; preds = %17
%33 = load i32, i32* %10
%34 = add nsw i32 %33, 1
store i32 %34, i32* %8
br label %35
35: ; preds = %32, %29
br label %13
36: ; preds = %13
%37 = load i32*, i32** %5
%38 = load i32, i32* %8
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %37, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = load i32, i32* %7
%43 = icmp eq i32 %41, %42
br i1 %43, label %44, label %46
44: ; preds = %36
%45 = load i32, i32* %8
store i32 %45, i32* %4
br label %47
46: ; preds = %36
store i32 -1, i32* %4
br label %47
47: ; preds = %46, %44
%48 = load i32, i32* %4
ret i32 %48
}

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