unsigned Montgomery(unsigned n, unsigned p, unsigned m) {
  unsigned k = 1;
  if (m != 0)
    n %= m;
  else
    return -1;
  while (p != 1) {
    if (0 != (p & 1))
      k = (k * n) % m;
    n = (n * n) % m;
    p >>= 1;
  }
  return (n * k) % m;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<Montgomery>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
movl   $0x1,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x10(%rbp)
je     1130 <Montgomery+0x30>
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    -0x8(%rbp),%eax
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %edx,-0x8(%rbp)
jmp    113c <Montgomery+0x3c>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1196 <Montgomery+0x96>
jmp    1141 <Montgomery+0x41>
cmpl   $0x1,-0xc(%rbp)
je     1187 <Montgomery+0x87>
mov    -0xc(%rbp),%ecx
and    $0x1,%ecx
xor    %eax,%eax
cmp    %ecx,%eax
je     116a <Montgomery+0x6a>
mov    -0x14(%rbp),%eax
imul   -0x8(%rbp),%eax
xor    %edx,%edx
divl   -0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
imul   -0x8(%rbp),%eax
xor    %edx,%edx
divl   -0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x8(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
shr    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    1141 <Montgomery+0x41>
mov    -0x8(%rbp),%eax
imul   -0x14(%rbp),%eax
xor    %edx,%edx
divl   -0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<Montgomery>:
test   %edx,%edx
je     1127 <Montgomery+0x27>
mov    %edx,%r8d
mov    %edi,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r8d
mov    %edx,%edi
mov    $0x1,%ecx
cmp    $0x1,%esi
jne    112d <Montgomery+0x2d>
imul   %edi,%ecx
mov    %ecx,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r8d
mov    %edx,%eax
ret
mov    $0xffffffff,%eax
ret
mov    $0x1,%ecx
jmp    1153 <Montgomery+0x53>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
imul   %edi,%edi
shr    %esi
mov    %edi,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r8d
mov    %edx,%edi
cmp    $0x1,%esi
je     111a <Montgomery+0x1a>
test   $0x1,%sil
je     1140 <Montgomery+0x40>
imul   %edi,%ecx
mov    %ecx,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r8d
mov    %edx,%ecx
jmp    1140 <Montgomery+0x40>

LLVM IR (-O0):
define i32 @Montgomery(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i32 %0, i32* %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 1, i32* %8
%9 = load i32, i32* %7
%10 = icmp ne i32 %9, 0
br i1 %10, label %11, label %15
11: ; preds = %3
%12 = load i32, i32* %7
%13 = load i32, i32* %5
%14 = urem i32 %13, %12
store i32 %14, i32* %5
br label %16
15: ; preds = %3
store i32 -1, i32* %4
br label %44
16: ; preds = %11
br label %17
17: ; preds = %30, %16
%18 = load i32, i32* %6
%19 = icmp ne i32 %18, 1
br i1 %19, label %20, label %38
20: ; preds = %17
%21 = load i32, i32* %6
%22 = and i32 %21, 1
%23 = icmp ne i32 0, %22
br i1 %23, label %24, label %30
24: ; preds = %20
%25 = load i32, i32* %8
%26 = load i32, i32* %5
%27 = mul i32 %25, %26
%28 = load i32, i32* %7
%29 = urem i32 %27, %28
store i32 %29, i32* %8
br label %30
30: ; preds = %24, %20
%31 = load i32, i32* %5
%32 = load i32, i32* %5
%33 = mul i32 %31, %32
%34 = load i32, i32* %7
%35 = urem i32 %33, %34
store i32 %35, i32* %5
%36 = load i32, i32* %6
%37 = lshr i32 %36, 1
store i32 %37, i32* %6
br label %17
38: ; preds = %17
%39 = load i32, i32* %5
%40 = load i32, i32* %8
%41 = mul i32 %39, %40
%42 = load i32, i32* %7
%43 = urem i32 %41, %42
store i32 %43, i32* %4
br label %44
44: ; preds = %38, %15
%45 = load i32, i32* %4
ret i32 %45
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @Montgomery(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp eq i32 %2, 0
br i1 %4, label %28, label %5
5: ; preds = %3
%6 = urem i32 %0, %2
%7 = icmp eq i32 %1, 1
br i1 %7, label %23, label %8
8: ; preds = %5, %17
%9 = phi i32 [ %21, %17 ], [ %6, %5 ]
%10 = phi i32 [ %18, %17 ], [ 1, %5 ]
%11 = phi i32 [ %20, %17 ], [ %1, %5 ]
%12 = and i32 %11, 1
%13 = icmp eq i32 %12, 0
br i1 %13, label %17, label %14
14: ; preds = %8
%15 = mul i32 %9, %10
%16 = urem i32 %15, %2
br label %17
17: ; preds = %14, %8
%18 = phi i32 [ %16, %14 ], [ %10, %8 ]
%19 = mul i32 %9, %9
%20 = lshr i32 %11, 1
%21 = urem i32 %19, %2
%22 = icmp eq i32 %20, 1
br i1 %22, label %23, label %8
23: ; preds = %17, %5
%24 = phi i32 [ 1, %5 ], [ %18, %17 ]
%25 = phi i32 [ %6, %5 ], [ %21, %17 ]
%26 = mul i32 %25, %24
%27 = urem i32 %26, %2
br label %28
28: ; preds = %3, %23
%29 = phi i32 [ %27, %23 ], [ -1, %3 ]
ret i32 %29
}