#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 partition(int *, int, int);
int /*<<< orphan*/ printf(char *, int);
void quick_sort(int *A, int p, int r) {
  int q;
  int left[13], right[13], top = -1;
  top++;
  left[top] = p;
  right[top] = r;
  while (top > -1) {
    p = left[top];
    r = right[top];
    top--;
    q = partition(A, p, r);
    if (r - q >= q - p) {
      if (q + 1 < r) {
        top++;
        left[top] = q + 1;
        right[top] = r;
      }
      if (p < q - 1) {
        top++;
        left[top] = p;
        right[top] = q - 1;
      }
    } else {
      if (p < q - 1) {
        top++;
        left[top] = p;
        right[top] = q - 1;
      }
      if (q + 1 < r) {
        top++;
        left[top] = q + 1;
        right[top] = r;
      }
    }
    printf("- %d - \n", top);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<quick_sort>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0xa0,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
movl   $0xffffffff,-0x94(%rbp)
ff ff ff
mov    -0x94(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x94(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x50(%rbp,%rax,4)
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x90(%rbp,%rax,4)
cmpl   $0xffffffff,-0x94(%rbp)
jle    12f3 <quick_sort+0x1d3>
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    -0x50(%rbp,%rax,4),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    -0x90(%rbp,%rax,4),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x94(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x94(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
mov    -0xc(%rbp),%esi
mov    -0x10(%rbp),%edx
call   1030 <partition@plt>
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
sub    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    -0xc(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jl     1255 <quick_sort+0x135>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    120e <quick_sort+0xee>
mov    -0x94(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x94(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x50(%rbp,%rax,4)
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x90(%rbp,%rax,4)
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1250 <quick_sort+0x130>
mov    -0x94(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x94(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x50(%rbp,%rax,4)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x90(%rbp,%rax,4)
jmp    12dc <quick_sort+0x1bc>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1297 <quick_sort+0x177>
mov    -0x94(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x94(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x50(%rbp,%rax,4)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x90(%rbp,%rax,4)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jge    12d7 <quick_sort+0x1b7>
mov    -0x94(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x94(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x50(%rbp,%rax,4)
mov    -0x10(%rbp),%ecx
movslq -0x94(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x90(%rbp,%rax,4)
jmp    12dc <quick_sort+0x1bc>
mov    -0x94(%rbp),%esi
lea    0xd17(%rip),%rdi
call   1040 <printf@plt>
jmp    116d <quick_sort+0x4d>
add    $0xa0,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<quick_sort>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x78,%rsp
mov    %edx,%ebp
mov    %esi,%r12d
mov    %rdi,%r15
mov    %esi,0x40(%rsp)
mov    %edx,(%rsp)
xor    %r13d,%r13d
jmp    1176 <quick_sort+0x56>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%ebx
mov    %r12d,0x40(%rsp,%rbx,4)
mov    %ebp,(%rsp,%rbx,4)
lea    0xe9e(%rip),%rdi
mov    %ebx,%esi
call   1040 <printf@plt>
mov    %ebx,%eax
mov    0x40(%rsp,%rax,4),%r12d
mov    (%rsp,%rax,4),%ebp
mov    %ebx,%r13d
mov    %r13d,%r14d
lea    -0x1(%r13),%ebx
mov    %r15,%rdi
mov    %r12d,%esi
mov    %ebp,%edx
call   1030 <partition@plt>
mov    %ebp,%ecx
sub    %eax,%ecx
mov    %eax,%edx
sub    %r12d,%edx
cmp    %edx,%ecx
jge    11c0 <quick_sort+0xa0>
lea    -0x1(%rax),%ecx
cmp    %ecx,%r12d
jge    11a6 <quick_sort+0x86>
mov    %ecx,(%rsp,%r14,4)
mov    %r13d,%ebx
add    $0x1,%eax
mov    %eax,%r12d
cmp    %ebp,%eax
jl     1150 <quick_sort+0x30>
jmp    11dd <quick_sort+0xbd>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
lea    0x1(%rax),%ecx
cmp    %ebp,%ecx
jge    11cf <quick_sort+0xaf>
mov    %ecx,0x40(%rsp,%r14,4)
mov    %r13d,%ebx
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,%ebp
cmp    %eax,%r12d
jl     1150 <quick_sort+0x30>
lea    0xe1c(%rip),%rdi
mov    %ebx,%esi
call   1040 <printf@plt>
test   %ebx,%ebx
jns    1169 <quick_sort+0x49>
add    $0x78,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [9 x i8] c"- %d - \0A\00"
define void @quick_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca [13 x i32]
%9 = alloca [13 x i32]
%10 = alloca i32
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 -1, i32* %10
%11 = load i32, i32* %10
%12 = add nsw i32 %11, 1
store i32 %12, i32* %10
%13 = load i32, i32* %5
%14 = load i32, i32* %10
%15 = sext i32 %14 to i64
%16 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %8, i64 0, i64 %15
store i32 %13, i32* %16
%17 = load i32, i32* %6
%18 = load i32, i32* %10
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %9, i64 0, i64 %19
store i32 %17, i32* %20
br label %21
21: ; preds = %116, %3
%22 = load i32, i32* %10
%23 = icmp sgt i32 %22, -1
br i1 %23, label %24, label %119
24: ; preds = %21
%25 = load i32, i32* %10
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %8, i64 0, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
store i32 %28, i32* %5
%29 = load i32, i32* %10
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %9, i64 0, i64 %30
%32 = load i32, i32* %31
store i32 %32, i32* %6
%33 = load i32, i32* %10
%34 = add nsw i32 %33, -1
store i32 %34, i32* %10
%35 = load i32*, i32** %4
%36 = load i32, i32* %5
%37 = load i32, i32* %6
%38 = call i32 @partition(i32* %35, i32 %36, i32 %37)
store i32 %38, i32* %7
%39 = load i32, i32* %6
%40 = load i32, i32* %7
%41 = sub nsw i32 %39, %40
%42 = load i32, i32* %7
%43 = load i32, i32* %5
%44 = sub nsw i32 %42, %43
%45 = icmp sge i32 %41, %44
br i1 %45, label %46, label %81
46: ; preds = %24
%47 = load i32, i32* %7
%48 = add nsw i32 %47, 1
%49 = load i32, i32* %6
%50 = icmp slt i32 %48, %49
br i1 %50, label %51, label %63
51: ; preds = %46
%52 = load i32, i32* %10
%53 = add nsw i32 %52, 1
store i32 %53, i32* %10
%54 = load i32, i32* %7
%55 = add nsw i32 %54, 1
%56 = load i32, i32* %10
%57 = sext i32 %56 to i64
%58 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %8, i64 0, i64 %57
store i32 %55, i32* %58
%59 = load i32, i32* %6
%60 = load i32, i32* %10
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %9, i64 0, i64 %61
store i32 %59, i32* %62
br label %63
63: ; preds = %51, %46
%64 = load i32, i32* %5
%65 = load i32, i32* %7
%66 = sub nsw i32 %65, 1
%67 = icmp slt i32 %64, %66
br i1 %67, label %68, label %80
68: ; preds = %63
%69 = load i32, i32* %10
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %10
%71 = load i32, i32* %5
%72 = load i32, i32* %10
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %8, i64 0, i64 %73
store i32 %71, i32* %74
%75 = load i32, i32* %7
%76 = sub nsw i32 %75, 1
%77 = load i32, i32* %10
%78 = sext i32 %77 to i64
%79 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %9, i64 0, i64 %78
store i32 %76, i32* %79
br label %80
80: ; preds = %68, %63
br label %116
81: ; preds = %24
%82 = load i32, i32* %5
%83 = load i32, i32* %7
%84 = sub nsw i32 %83, 1
%85 = icmp slt i32 %82, %84
br i1 %85, label %86, label %98
86: ; preds = %81
%87 = load i32, i32* %10
%88 = add nsw i32 %87, 1
store i32 %88, i32* %10
%89 = load i32, i32* %5
%90 = load i32, i32* %10
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %8, i64 0, i64 %91
store i32 %89, i32* %92
%93 = load i32, i32* %7
%94 = sub nsw i32 %93, 1
%95 = load i32, i32* %10
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %9, i64 0, i64 %96
store i32 %94, i32* %97
br label %98
98: ; preds = %86, %81
%99 = load i32, i32* %7
%100 = add nsw i32 %99, 1
%101 = load i32, i32* %6
%102 = icmp slt i32 %100, %101
br i1 %102, label %103, label %115
103: ; preds = %98
%104 = load i32, i32* %10
%105 = add nsw i32 %104, 1
store i32 %105, i32* %10
%106 = load i32, i32* %7
%107 = add nsw i32 %106, 1
%108 = load i32, i32* %10
%109 = sext i32 %108 to i64
%110 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %8, i64 0, i64 %109
store i32 %107, i32* %110
%111 = load i32, i32* %6
%112 = load i32, i32* %10
%113 = sext i32 %112 to i64
%114 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %9, i64 0, i64 %113
store i32 %111, i32* %114
br label %115
115: ; preds = %103, %98
br label %116
116: ; preds = %115, %80
%117 = load i32, i32* %10
%118 = call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([9 x i8], [9 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %117)
br label %21
119: ; preds = %21
ret void
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [9 x i8] c"- %d - \0A\00"
define void @quick_sort(i32* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca [13 x i32]
%5 = alloca [13 x i32]
%6 = bitcast [13 x i32]* %4 to i8*
%7 = bitcast [13 x i32]* %5 to i8*
%8 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %4, i64 0, i64 0
store i32 %1, i32* %8
%9 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %5, i64 0, i64 0
store i32 %2, i32* %9
br label %10
10: ; preds = %51, %3
%11 = phi i32 [ %2, %3 ], [ %57, %51 ]
%12 = phi i32 [ %1, %3 ], [ %55, %51 ]
%13 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %52, %51 ]
%14 = zext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %4, i64 0, i64 %14
%16 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %5, i64 0, i64 %14
%17 = add nsw i32 %13, -1
%18 = tail call i32 @partition(i32* %0, i32 %12, i32 %11)
%19 = sub nsw i32 %11, %18
%20 = sub nsw i32 %18, %12
%21 = icmp slt i32 %19, %20
br i1 %21, label %30, label %22
22: ; preds = %10
%23 = add nsw i32 %18, 1
%24 = icmp slt i32 %23, %11
br i1 %24, label %25, label %26
25: ; preds = %22
store i32 %23, i32* %15
br label %26
26: ; preds = %25, %22
%27 = phi i32 [ %13, %25 ], [ %17, %22 ]
%28 = add nsw i32 %18, -1
%29 = icmp slt i32 %12, %28
br i1 %29, label %38, label %47
30: ; preds = %10
%31 = add nsw i32 %18, -1
%32 = icmp slt i32 %12, %31
br i1 %32, label %33, label %34
33: ; preds = %30
store i32 %31, i32* %16
br label %34
34: ; preds = %33, %30
%35 = phi i32 [ %13, %33 ], [ %17, %30 ]
%36 = add nsw i32 %18, 1
%37 = icmp slt i32 %36, %11
br i1 %37, label %38, label %47
38: ; preds = %34, %26
%39 = phi i32 [ %27, %26 ], [ %35, %34 ]
%40 = phi i32 [ %12, %26 ], [ %36, %34 ]
%41 = phi i32 [ %28, %26 ], [ %11, %34 ]
%42 = add nsw i32 %39, 1
%43 = zext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %4, i64 0, i64 %43
store i32 %40, i32* %44
%45 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %5, i64 0, i64 %43
store i32 %41, i32* %45
%46 = tail call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([9 x i8], [9 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %42)
br label %51
47: ; preds = %34, %26
%48 = phi i32 [ %27, %26 ], [ %35, %34 ]
%49 = tail call i32 @printf(i8* getelementptr inbounds ([9 x i8], [9 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %48)
%50 = icmp sgt i32 %48, -1
br i1 %50, label %51, label %58
51: ; preds = %38, %47
%52 = phi i32 [ %42, %38 ], [ %48, %47 ]
%53 = zext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %4, i64 0, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = getelementptr inbounds [13 x i32], [13 x i32]* %5, i64 0, i64 %53
%57 = load i32, i32* %56
br label %10
58: ; preds = %47
ret void
}