int partition(int a[], int low, int high) {
  int i, j, pivot, temp;
  pivot = a[low];
  i = low;
  j = high + 1;
  while (i <= j) {
    do
      i++;
    while (pivot >= a[i]);
    do
      j--;
    while (pivot < a[j]);
    if (i < j) {
      temp = a[i];
      a[i] = a[j];
      a[j] = temp;
    }
  }
  temp = a[low];
  a[low] = a[j];
  a[j] = temp;
  return j;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<partition>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jg     11be <partition+0xbe>
jmp    113c <partition+0x3c>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    113c <partition+0x3c>
jmp    115e <partition+0x5e>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0x18(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jl     115e <partition+0x5e>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11b9 <partition+0xb9>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    112b <partition+0x2b>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x18(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<partition>:
push   %rbp
push   %rbx
movslq %esi,%r8
mov    (%rdi,%r8,4),%r10d
add    $0x1,%edx
cmp    %r8d,%edx
jl     1172 <partition+0x72>
lea    0x4(%rdi),%r9
jmp    1124 <partition+0x24>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
cmp    %edx,%ebp
jge    116e <partition+0x6e>
movslq %esi,%rax
lea    (%r9,%rax,4),%rax
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rax),%r11d
add    $0x1,%esi
add    $0x4,%rax
cmp    %r11d,%r10d
jge    1130 <partition+0x30>
movslq %edx,%rcx
lea    (%rdi,%rcx,4),%rcx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x4(%rcx),%ebx
add    $0xfffffffffffffffc,%rcx
add    $0xffffffff,%edx
cmp    %ebx,%r10d
jl     1150 <partition+0x50>
lea    -0x1(%rsi),%ebp
cmp    %edx,%esi
jge    1120 <partition+0x20>
mov    %ebx,-0x4(%rax)
mov    %r11d,(%rcx)
jmp    1120 <partition+0x20>
mov    (%rdi,%r8,4),%r10d
movslq %edx,%rax
mov    (%rdi,%rax,4),%ecx
mov    %ecx,(%rdi,%r8,4)
mov    %r10d,(%rdi,%rax,4)
pop    %rbx
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @partition(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** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%11 = load i32*, i32** %4
%12 = load i32, i32* %5
%13 = sext i32 %12 to i64
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %11, i64 %13
%15 = load i32, i32* %14
store i32 %15, i32* %9
%16 = load i32, i32* %5
store i32 %16, i32* %7
%17 = load i32, i32* %6
%18 = add nsw i32 %17, 1
store i32 %18, i32* %8
br label %19
19: ; preds = %71, %3
%20 = load i32, i32* %7
%21 = load i32, i32* %8
%22 = icmp sle i32 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %72
23: ; preds = %19
br label %24
24: ; preds = %27, %23
%25 = load i32, i32* %7
%26 = add nsw i32 %25, 1
store i32 %26, i32* %7
br label %27
27: ; preds = %24
%28 = load i32, i32* %9
%29 = load i32*, i32** %4
%30 = load i32, i32* %7
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %29, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
%34 = icmp sge i32 %28, %33
br i1 %34, label %24, label %35
35: ; preds = %27
br label %36
36: ; preds = %39, %35
%37 = load i32, i32* %8
%38 = add nsw i32 %37, -1
store i32 %38, i32* %8
br label %39
39: ; preds = %36
%40 = load i32, i32* %9
%41 = load i32*, i32** %4
%42 = load i32, i32* %8
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = icmp slt i32 %40, %45
br i1 %46, label %36, label %47
47: ; preds = %39
%48 = load i32, i32* %7
%49 = load i32, i32* %8
%50 = icmp slt i32 %48, %49
br i1 %50, label %51, label %71
51: ; preds = %47
%52 = load i32*, i32** %4
%53 = load i32, i32* %7
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds i32, i32* %52, i64 %54
%56 = load i32, i32* %55
store i32 %56, i32* %10
%57 = load i32*, i32** %4
%58 = load i32, i32* %8
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds i32, i32* %57, i64 %59
%61 = load i32, i32* %60
%62 = load i32*, i32** %4
%63 = load i32, i32* %7
%64 = sext i32 %63 to i64
%65 = getelementptr inbounds i32, i32* %62, i64 %64
store i32 %61, i32* %65
%66 = load i32, i32* %10
%67 = load i32*, i32** %4
%68 = load i32, i32* %8
%69 = sext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr inbounds i32, i32* %67, i64 %69
store i32 %66, i32* %70
br label %71
71: ; preds = %51, %47
br label %19
72: ; preds = %19
%73 = load i32*, i32** %4
%74 = load i32, i32* %5
%75 = sext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %73, i64 %75
%77 = load i32, i32* %76
store i32 %77, i32* %10
%78 = load i32*, i32** %4
%79 = load i32, i32* %8
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds i32, i32* %78, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = load i32*, i32** %4
%84 = load i32, i32* %5
%85 = sext i32 %84 to i64
%86 = getelementptr inbounds i32, i32* %83, i64 %85
store i32 %82, i32* %86
%87 = load i32, i32* %10
%88 = load i32*, i32** %4
%89 = load i32, i32* %8
%90 = sext i32 %89 to i64
%91 = getelementptr inbounds i32, i32* %88, i64 %90
store i32 %87, i32* %91
%92 = load i32, i32* %8
ret i32 %92
}

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