#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 */
typedef scalar_t__ uint64_t;

/* Variables and functions */
uint64_t factorial(uint64_t f) {
  uint64_t factorial = 1;
  for (uint64_t i = 1; i != f + 1; factorial *= i++)
    ;
  return factorial;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<factorial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
movq   $0x1,-0x10(%rbp)
movq   $0x1,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x8(%rbp),%rcx
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%rax
je     114f <factorial+0x4f>
jmp    1132 <factorial+0x32>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
imul   -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1118 <factorial+0x18>
mov    -0x10(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<factorial>:
test   %rdi,%rdi
je     112e <factorial+0x2e>
lea    -0x1(%rdi),%rax
mov    %edi,%r8d
and    $0x7,%r8d
cmp    $0x7,%rax
jae    1134 <factorial+0x34>
mov    $0x1,%edx
mov    $0x1,%eax
test   %r8,%r8
jne    11b0 <factorial+0xb0>
jmp    11be <factorial+0xbe>
mov    $0x1,%eax
ret
and    $0xfffffffffffffff8,%rdi
neg    %rdi
mov    $0x1,%eax
mov    $0x8,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
lea    -0x7(%rdx),%rsi
imul   %rax,%rsi
lea    -0x6(%rdx),%rax
lea    -0x5(%rdx),%rcx
imul   %rcx,%rax
imul   %rsi,%rax
lea    -0x4(%rdx),%rcx
lea    -0x3(%rdx),%rsi
imul   %rsi,%rcx
lea    -0x2(%rdx),%rsi
imul   %rcx,%rsi
imul   %rax,%rsi
lea    -0x1(%rdx),%rax
imul   %rdx,%rax
imul   %rsi,%rax
lea    (%rdi,%rdx,1),%rcx
add    $0x8,%rcx
add    $0x8,%rdx
cmp    $0x8,%rcx
jne    1150 <factorial+0x50>
add    $0xfffffffffffffff9,%rdx
test   %r8,%r8
je     11be <factorial+0xbe>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
imul   %rdx,%rax
add    $0x1,%rdx
add    $0xffffffffffffffff,%r8
jne    11b0 <factorial+0xb0>
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @factorial(i64 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca i64
%4 = alloca i64
store i64 %0, i64* %2
store i64 1, i64* %3
store i64 1, i64* %4
br label %5
5: ; preds = %11, %1
%6 = load i64, i64* %4
%7 = load i64, i64* %2
%8 = add nsw i64 %7, 1
%9 = icmp ne i64 %6, %8
br i1 %9, label %10, label %16
10: ; preds = %5
br label %11
11: ; preds = %10
%12 = load i64, i64* %4
%13 = add nsw i64 %12, 1
store i64 %13, i64* %4
%14 = load i64, i64* %3
%15 = mul nsw i64 %14, %12
store i64 %15, i64* %3
br label %5
16: ; preds = %5
%17 = load i64, i64* %3
ret i64 %17
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @factorial(i64 %0) {
%2 = icmp eq i64 %0, 0
br i1 %2, label %22, label %3
3: ; preds = %1
%4 = add i64 %0, -1
%5 = and i64 %0, 7
%6 = icmp ult i64 %4, 7
br i1 %6, label %9, label %7
7: ; preds = %3
%8 = and i64 %0, -8
br label %24
9: ; preds = %24, %3
%10 = phi i64 [ undef, %3 ], [ %43, %24 ]
%11 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %42, %24 ]
%12 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %43, %24 ]
%13 = icmp eq i64 %5, 0
br i1 %13, label %22, label %14
14: ; preds = %9, %14
%15 = phi i64 [ %18, %14 ], [ %11, %9 ]
%16 = phi i64 [ %19, %14 ], [ %12, %9 ]
%17 = phi i64 [ %20, %14 ], [ 0, %9 ]
%18 = add nuw nsw i64 %15, 1
%19 = mul nsw i64 %15, %16
%20 = add i64 %17, 1
%21 = icmp eq i64 %20, %5
br i1 %21, label %22, label %14
22: ; preds = %9, %14, %1
%23 = phi i64 [ 1, %1 ], [ %10, %9 ], [ %19, %14 ]
ret i64 %23
24: ; preds = %24, %7
%25 = phi i64 [ 1, %7 ], [ %42, %24 ]
%26 = phi i64 [ 1, %7 ], [ %43, %24 ]
%27 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %44, %24 ]
%28 = add nuw nsw i64 %25, 1
%29 = mul nsw i64 %25, %26
%30 = add nuw nsw i64 %25, 2
%31 = mul nsw i64 %28, %29
%32 = add nuw nsw i64 %25, 3
%33 = mul nsw i64 %30, %31
%34 = add nuw nsw i64 %25, 4
%35 = mul nsw i64 %32, %33
%36 = add nuw nsw i64 %25, 5
%37 = mul nsw i64 %34, %35
%38 = add nuw nsw i64 %25, 6
%39 = mul nsw i64 %36, %37
%40 = add nuw nsw i64 %25, 7
%41 = mul nsw i64 %38, %39
%42 = add nuw nsw i64 %25, 8
%43 = mul nsw i64 %40, %41
%44 = add i64 %27, 8
%45 = icmp eq i64 %44, %8
br i1 %45, label %9, label %24
}