int partition(int a[], int lo, int hi) {
  int i = lo, j = hi + 1, temp;
  while (1) {
    while (a[++i] < a[lo]) {
      if (i == hi)
        break;
    };
    while (a[lo] < a[--j]) {
      if (j == lo)
        break;
    }
    if (i >= j)
      break;
    temp = a[i];
    a[i] = a[j];
    a[j] = temp;
  }
  temp = a[lo];
  a[lo] = 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    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1122 <partition+0x22>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x14(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
movslq -0xc(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    115c <partition+0x5c>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x10(%rbp),%eax
jne    1157 <partition+0x57>
jmp    115c <partition+0x5c>
jmp    1122 <partition+0x22>
jmp    1161 <partition+0x61>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
mov    -0x18(%rbp),%edx
add    $0xffffffff,%edx
mov    %edx,-0x18(%rbp)
movslq %edx,%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jge    119b <partition+0x9b>
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jne    1196 <partition+0x96>
jmp    119b <partition+0x9b>
jmp    1161 <partition+0x61>
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jl     11ac <partition+0xac>
jmp    11e3 <partition+0xe3>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%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    -0x1c(%rbp),%edx
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
jmp    111d <partition+0x1d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x1c(%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    -0x1c(%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   %r15
push   %r14
push   %r12
push   %rbx
movslq %esi,%r8
movslq %edx,%r10
add    $0x1,%edx
lea    0x4(%rdi),%r9
add    $0xffffffffffffffff,%r10
lea    0x1(%r8),%r11d
nopl   (%rax)
mov    (%rdi,%r8,4),%r15d
movslq %esi,%rcx
lea    (%r9,%rcx,4),%r14
mov    %r10,%rax
sub    %rcx,%rax
xor    %ecx,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    (%r14,%rcx,4),%r12d
lea    0x1(%rcx),%rbx
cmp    %r15d,%r12d
jge    1155 <partition+0x55>
cmp    %rcx,%rax
mov    %rbx,%rcx
jne    1140 <partition+0x40>
mov    %esi,%esi
add    %rbx,%rsi
movslq %edx,%rax
lea    (%rdi,%rax,4),%rcx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x4(%rcx),%ebp
add    $0xfffffffffffffffc,%rcx
lea    -0x1(%rdx),%eax
cmp    %ebp,%r15d
jge    1186 <partition+0x86>
cmp    %edx,%r11d
mov    %eax,%edx
jne    1170 <partition+0x70>
cmp    %eax,%esi
jge    1196 <partition+0x96>
mov    %ebp,-0x4(%r14,%rbx,4)
mov    %r12d,(%rcx)
mov    %eax,%edx
jmp    1120 <partition+0x20>
mov    %ebp,(%rdi,%r8,4)
mov    %r15d,(%rcx)
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r14
pop    %r15
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
store i32* %0, i32** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%10 = load i32, i32* %5
store i32 %10, i32* %7
%11 = load i32, i32* %6
%12 = add nsw i32 %11, 1
store i32 %12, i32* %8
br label %13
13: ; preds = %3, %58
br label %14
14: ; preds = %32, %13
%15 = load i32*, i32** %4
%16 = load i32, i32* %7
%17 = add nsw i32 %16, 1
store i32 %17, i32* %7
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %15, i64 %18
%20 = load i32, i32* %19
%21 = load i32*, i32** %4
%22 = load i32, i32* %5
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %21, i64 %23
%25 = load i32, i32* %24
%26 = icmp slt i32 %20, %25
br i1 %26, label %27, label %33
27: ; preds = %14
%28 = load i32, i32* %7
%29 = load i32, i32* %6
%30 = icmp eq i32 %28, %29
br i1 %30, label %31, label %32
31: ; preds = %27
br label %33
32: ; preds = %27
br label %14
33: ; preds = %31, %14
br label %34
34: ; preds = %52, %33
%35 = load i32*, i32** %4
%36 = load i32, i32* %5
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = getelementptr inbounds i32, i32* %35, i64 %37
%39 = load i32, i32* %38
%40 = load i32*, i32** %4
%41 = load i32, i32* %8
%42 = add nsw i32 %41, -1
store i32 %42, i32* %8
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %40, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = icmp slt i32 %39, %45
br i1 %46, label %47, label %53
47: ; preds = %34
%48 = load i32, i32* %8
%49 = load i32, i32* %5
%50 = icmp eq i32 %48, %49
br i1 %50, label %51, label %52
51: ; preds = %47
br label %53
52: ; preds = %47
br label %34
53: ; preds = %51, %34
%54 = load i32, i32* %7
%55 = load i32, i32* %8
%56 = icmp sge i32 %54, %55
br i1 %56, label %57, label %58
57: ; preds = %53
br label %78
58: ; preds = %53
%59 = load i32*, i32** %4
%60 = load i32, i32* %7
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds i32, i32* %59, i64 %61
%63 = load i32, i32* %62
store i32 %63, i32* %9
%64 = load i32*, i32** %4
%65 = load i32, i32* %8
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds i32, i32* %64, i64 %66
%68 = load i32, i32* %67
%69 = load i32*, i32** %4
%70 = load i32, i32* %7
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i32, i32* %69, i64 %71
store i32 %68, i32* %72
%73 = load i32, i32* %9
%74 = load i32*, i32** %4
%75 = load i32, i32* %8
%76 = sext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr inbounds i32, i32* %74, i64 %76
store i32 %73, i32* %77
br label %13
78: ; preds = %57
%79 = load i32*, i32** %4
%80 = load i32, i32* %5
%81 = sext i32 %80 to i64
%82 = getelementptr inbounds i32, i32* %79, i64 %81
%83 = load i32, i32* %82
store i32 %83, i32* %9
%84 = load i32*, i32** %4
%85 = load i32, i32* %8
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds i32, i32* %84, i64 %86
%88 = load i32, i32* %87
%89 = load i32*, i32** %4
%90 = load i32, i32* %5
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds i32, i32* %89, i64 %91
store i32 %88, i32* %92
%93 = load i32, i32* %9
%94 = load i32*, i32** %4
%95 = load i32, i32* %8
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds i32, i32* %94, i64 %96
store i32 %93, i32* %97
%98 = load i32, i32* %8
ret i32 %98
}

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