long unsigned int fac(int n) {
  long unsigned int f;
  if (1 == n)
    f = 1;
  else
    f = fac(n - 1) * n;
  return f;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fac>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x10,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    $0x1,%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jne    1136 <fac+0x26>
movq   $0x1,-0x10(%rbp)
jmp    114d <fac+0x3d>
mov    -0x4(%rbp),%edi
sub    $0x1,%edi
call   1030 <fac@plt>
movslq -0x4(%rbp),%rcx
imul   %rcx,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x10,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fac>:
mov    $0x1,%eax
cmp    $0x1,%edi
je     11ce <fac+0xce>
movslq %edi,%rcx
lea    -0x1(%rdi),%r8d
add    $0xfffffffe,%edi
mov    %r8d,%r9d
and    $0x7,%r9d
cmp    $0x7,%edi
jae    1137 <fac+0x37>
mov    $0x1,%eax
test   %r9d,%r9d
jne    11c0 <fac+0xc0>
jmp    11ce <fac+0xce>
and    $0xfffffff8,%r8d
neg    %r8d
mov    $0x1,%eax
xor    %edi,%edi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
lea    (%rcx,%rdi,1),%rsi
imul   %rax,%rsi
lea    (%rcx,%rdi,1),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
lea    (%rcx,%rdi,1),%rdx
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
imul   %rax,%rdx
imul   %rsi,%rdx
lea    (%rcx,%rdi,1),%rsi
add    $0xfffffffffffffffd,%rsi
lea    (%rcx,%rdi,1),%rax
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
imul   %rsi,%rax
lea    (%rcx,%rdi,1),%rsi
add    $0xfffffffffffffffb,%rsi
imul   %rax,%rsi
imul   %rdx,%rsi
lea    (%rcx,%rdi,1),%rdx
add    $0xfffffffffffffffa,%rdx
lea    (%rcx,%rdi,1),%rax
add    $0xfffffffffffffff9,%rax
imul   %rdx,%rax
imul   %rsi,%rax
add    $0xfffffffffffffff8,%rdi
cmp    %edi,%r8d
jne    1150 <fac+0x50>
add    %rdi,%rcx
test   %r9d,%r9d
je     11ce <fac+0xce>
nopl   (%rax)
imul   %rcx,%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
add    $0xffffffff,%r9d
jne    11c0 <fac+0xc0>
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @fac(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i64
store i32 %0, i32* %2
%4 = load i32, i32* %2
%5 = icmp eq i32 1, %4
br i1 %5, label %6, label %7
6: ; preds = %1
store i64 1, i64* %3
br label %14
7: ; preds = %1
%8 = load i32, i32* %2
%9 = sub nsw i32 %8, 1
%10 = call i64 @fac(i32 %9)
%11 = load i32, i32* %2
%12 = sext i32 %11 to i64
%13 = mul i64 %10, %12
store i64 %13, i64* %3
br label %14
14: ; preds = %7, %6
%15 = load i64, i64* %3
ret i64 %15
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @fac(i32 %0) {
%2 = icmp eq i32 %0, 1
br i1 %2, label %46, label %3
3: ; preds = %1
%4 = sext i32 %0 to i64
%5 = add i32 %0, -1
%6 = add i32 %0, -2
%7 = and i32 %5, 7
%8 = icmp ult i32 %6, 7
br i1 %8, label %33, label %9
9: ; preds = %3
%10 = and i32 %5, -8
br label %11
11: ; preds = %11, %9
%12 = phi i64 [ %4, %9 ], [ %29, %11 ]
%13 = phi i64 [ 1, %9 ], [ %30, %11 ]
%14 = phi i32 [ 0, %9 ], [ %31, %11 ]
%15 = add nsw i64 %12, -1
%16 = mul i64 %13, %12
%17 = add nsw i64 %12, -2
%18 = mul i64 %16, %15
%19 = add nsw i64 %12, -3
%20 = mul i64 %18, %17
%21 = add nsw i64 %12, -4
%22 = mul i64 %20, %19
%23 = add nsw i64 %12, -5
%24 = mul i64 %22, %21
%25 = add nsw i64 %12, -6
%26 = mul i64 %24, %23
%27 = add nsw i64 %12, -7
%28 = mul i64 %26, %25
%29 = add nsw i64 %12, -8
%30 = mul i64 %28, %27
%31 = add i32 %14, 8
%32 = icmp eq i32 %31, %10
br i1 %32, label %33, label %11
33: ; preds = %11, %3
%34 = phi i64 [ undef, %3 ], [ %30, %11 ]
%35 = phi i64 [ %4, %3 ], [ %29, %11 ]
%36 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %30, %11 ]
%37 = icmp eq i32 %7, 0
br i1 %37, label %46, label %38
38: ; preds = %33, %38
%39 = phi i64 [ %42, %38 ], [ %35, %33 ]
%40 = phi i64 [ %43, %38 ], [ %36, %33 ]
%41 = phi i32 [ %44, %38 ], [ 0, %33 ]
%42 = add nsw i64 %39, -1
%43 = mul i64 %40, %39
%44 = add i32 %41, 1
%45 = icmp eq i32 %44, %7
br i1 %45, label %46, label %38
46: ; preds = %33, %38, %1
%47 = phi i64 [ 1, %1 ], [ %34, %33 ], [ %43, %38 ]
ret i64 %47
}