int pow_mod(int base, int pow, int mod) {
  long long a = base, i, ans = 1;
  for (i = pow; i; i >>= 1) {
    if (i & 1)
      ans = ans * a % mod;
    a = a * a % mod;
  }
  return ans;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<pow_mod>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %edx,-0xc(%rbp)
movslq -0x4(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
movq   $0x1,-0x28(%rbp)
movslq -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
je     117f <pow_mod+0x7f>
mov    -0x20(%rbp),%rax
and    $0x1,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1158 <pow_mod+0x58>
mov    -0x28(%rbp),%rax
imul   -0x18(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
cqto
idiv   %rcx
mov    %rdx,-0x28(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
imul   -0x18(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
cqto
idiv   %rcx
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
sar    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1125 <pow_mod+0x25>
mov    -0x28(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<pow_mod>:
test   %esi,%esi
je     118e <pow_mod+0x8e>
mov    %edx,%r8d
movslq %esi,%rcx
movslq %edi,%rdi
movslq %edx,%r9
mov    $0x1,%esi
jmp    1155 <pow_mod+0x55>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rsi,%rax
cqto
idiv   %r9
mov    %rdx,%rsi
imul   %rdi,%rdi
mov    %rdi,%rax
or     %r9,%rax
shr    $0x20,%rax
je     1180 <pow_mod+0x80>
mov    %rdi,%rax
cqto
idiv   %r9
mov    %rdx,%rdi
mov    %rcx,%rax
sar    %rax
cmp    $0x1,%rcx
mov    %rax,%rcx
jbe    118b <pow_mod+0x8b>
test   $0x1,%cl
je     112b <pow_mod+0x2b>
imul   %rdi,%rsi
mov    %rsi,%rax
or     %r9,%rax
shr    $0x20,%rax
jne    1120 <pow_mod+0x20>
mov    %esi,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r8d
mov    %edx,%esi
jmp    112b <pow_mod+0x2b>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %edi,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r8d
mov    %edx,%edi
jmp    1146 <pow_mod+0x46>
mov    %esi,%eax
ret
mov    $0x1,%esi
mov    %esi,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @pow_mod(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
store i32 %0, i32* %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
%10 = load i32, i32* %4
%11 = sext i32 %10 to i64
store i64 %11, i64* %7
store i64 1, i64* %9
%12 = load i32, i32* %5
%13 = sext i32 %12 to i64
store i64 %13, i64* %8
br label %14
14: ; preds = %35, %3
%15 = load i64, i64* %8
%16 = icmp ne i64 %15, 0
br i1 %16, label %17, label %38
17: ; preds = %14
%18 = load i64, i64* %8
%19 = and i64 %18, 1
%20 = icmp ne i64 %19, 0
br i1 %20, label %21, label %28
21: ; preds = %17
%22 = load i64, i64* %9
%23 = load i64, i64* %7
%24 = mul nsw i64 %22, %23
%25 = load i32, i32* %6
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = srem i64 %24, %26
store i64 %27, i64* %9
br label %28
28: ; preds = %21, %17
%29 = load i64, i64* %7
%30 = load i64, i64* %7
%31 = mul nsw i64 %29, %30
%32 = load i32, i32* %6
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = srem i64 %31, %33
store i64 %34, i64* %7
br label %35
35: ; preds = %28
%36 = load i64, i64* %8
%37 = ashr i64 %36, 1
store i64 %37, i64* %8
br label %14
38: ; preds = %14
%39 = load i64, i64* %9
%40 = trunc i64 %39 to i32
ret i32 %40
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @pow_mod(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp eq i32 %1, 0
br i1 %4, label %24, label %5
5: ; preds = %3
%6 = sext i32 %1 to i64
%7 = sext i32 %0 to i64
%8 = sext i32 %2 to i64
br label %9
9: ; preds = %5, %18
%10 = phi i64 [ 1, %5 ], [ %19, %18 ]
%11 = phi i64 [ %6, %5 ], [ %22, %18 ]
%12 = phi i64 [ %7, %5 ], [ %21, %18 ]
%13 = and i64 %11, 1
%14 = icmp eq i64 %13, 0
br i1 %14, label %18, label %15
15: ; preds = %9
%16 = mul nsw i64 %10, %12
%17 = srem i64 %16, %8
br label %18
18: ; preds = %15, %9
%19 = phi i64 [ %17, %15 ], [ %10, %9 ]
%20 = mul nsw i64 %12, %12
%21 = srem i64 %20, %8
%22 = ashr i64 %11, 1
%23 = icmp ult i64 %11, 2
br i1 %23, label %24, label %9
24: ; preds = %18, %3
%25 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %19, %18 ]
%26 = trunc i64 %25 to i32
ret i32 %26
}