int fac(int n) {
  int i, f = 1;
  for (i = 2; i <= n; i++)
    f *= i;
  return f;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fac>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
movl   $0x1,-0xc(%rbp)
movl   $0x2,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jg     1139 <fac+0x39>
mov    -0x8(%rbp),%eax
imul   -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    1115 <fac+0x15>
mov    -0xc(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fac>:
mov    $0x1,%eax
cmp    $0x2,%edi
jl     135a <fac+0x25a>
lea    -0x1(%rdi),%r8d
cmp    $0x8,%r8d
jae    1127 <fac+0x27>
mov    $0x2,%ecx
mov    $0x1,%eax
jmp    1345 <fac+0x245>
mov    %r8d,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
lea    -0x8(%rcx),%edx
mov    %edx,%esi
shr    $0x3,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x18,%edx
jae    115b <fac+0x5b>
movdqa 0xeb6(%rip),%xmm0
movdqa 0xebe(%rip),%xmm1
movdqa %xmm1,%xmm2
jmp    12a1 <fac+0x1a1>
and    $0xfffffffc,%esi
movdqa 0xe9a(%rip),%xmm0
movdqa 0xea2(%rip),%xmm1
movdqa 0xeb9(%rip),%xmm9
movdqa 0xec0(%rip),%xmm10
movdqa 0xec7(%rip),%xmm11
movdqa 0xece(%rip),%xmm12
movdqa 0xed5(%rip),%xmm13
movdqa 0xedc(%rip),%xmm14
movdqa 0xee3(%rip),%xmm15
movdqa %xmm1,%xmm2
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movdqa %xmm0,%xmm6
paddd  0xe54(%rip),%xmm6
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm3
pmuludq %xmm7,%xmm3
pmuludq %xmm0,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm6,%xmm4
pmuludq %xmm7,%xmm4
pmuludq %xmm2,%xmm6
movdqa %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm9,%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm7
paddd  %xmm10,%xmm7
pmuludq %xmm2,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm3,%xmm2
pmuludq %xmm7,%xmm6
pshufd $0xf5,%xmm7,%xmm3
pmuludq %xmm4,%xmm3
movdqa %xmm0,%xmm4
paddd  %xmm11,%xmm4
movdqa %xmm0,%xmm7
paddd  %xmm12,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm5
pmuludq %xmm2,%xmm5
pmuludq %xmm1,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm7,%xmm8
pmuludq %xmm3,%xmm8
pmuludq %xmm6,%xmm7
movdqa %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm13,%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm14,%xmm3
pmuludq %xmm2,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm5,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
punpckldq %xmm2,%xmm1
pmuludq %xmm3,%xmm7
pshufd $0xe8,%xmm7,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm3
pmuludq %xmm8,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm3
punpckldq %xmm3,%xmm2
paddd  %xmm15,%xmm0
add    $0xfffffffc,%esi
jne    11c0 <fac+0xc0>
test   %eax,%eax
je     1311 <fac+0x211>
movdqa 0xd73(%rip),%xmm3
movdqa 0xd7b(%rip),%xmm4
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movdqa %xmm0,%xmm5
paddd  %xmm3,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm6
pmuludq %xmm0,%xmm1
pshufd $0xe8,%xmm1,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm7
pmuludq %xmm6,%xmm7
pshufd $0xe8,%xmm7,%xmm6
punpckldq %xmm6,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm6
pmuludq %xmm5,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm5
pmuludq %xmm6,%xmm5
pshufd $0xe8,%xmm5,%xmm5
punpckldq %xmm5,%xmm2
paddd  %xmm4,%xmm0
add    $0xffffffff,%eax
jne    12c0 <fac+0x1c0>
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm3
pmuludq %xmm0,%xmm3
pmuludq %xmm1,%xmm2
pshufd $0xee,%xmm2,%xmm0
pmuludq %xmm2,%xmm0
pshufd $0xaa,%xmm3,%xmm1
pmuludq %xmm3,%xmm1
pmuludq %xmm0,%xmm1
movd   %xmm1,%eax
cmp    %ecx,%r8d
je     135a <fac+0x25a>
or     $0x2,%ecx
add    $0x1,%edi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
imul   %ecx,%eax
add    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%edi
jne    1350 <fac+0x250>
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @fac(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
store i32 1, i32* %4
store i32 2, i32* %3
br label %5
5: ; preds = %13, %1
%6 = load i32, i32* %3
%7 = load i32, i32* %2
%8 = icmp sle i32 %6, %7
br i1 %8, label %9, label %16
9: ; preds = %5
%10 = load i32, i32* %3
%11 = load i32, i32* %4
%12 = mul nsw i32 %11, %10
store i32 %12, i32* %4
br label %13
13: ; preds = %9
%14 = load i32, i32* %3
%15 = add nsw i32 %14, 1
store i32 %15, i32* %3
br label %5
16: ; preds = %5
%17 = load i32, i32* %4
ret i32 %17
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @fac(i32 %0) {
%2 = icmp slt i32 %0, 2
br i1 %2, label %72, label %3
3: ; preds = %1
%4 = add i32 %0, -1
%5 = icmp ult i32 %4, 8
br i1 %5, label %63, label %6
6: ; preds = %3
%7 = and i32 %4, -8
%8 = or i32 %7, 2
%9 = add i32 %7, -8
%10 = lshr exact i32 %9, 3
%11 = add nuw nsw i32 %10, 1
%12 = and i32 %11, 3
%13 = icmp ult i32 %9, 24
br i1 %13, label %39, label %14
14: ; preds = %6
%15 = and i32 %11, 1073741820
br label %16
16: ; preds = %16, %14
%17 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %14 ], [ %34, %16 ]
%18 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %14 ], [ %35, %16 ]
%19 = phi <4 x i32> [ <i32 2, i32 3, i32 4, i32 5>, %14 ], [ %36, %16 ]
%20 = phi i32 [ 0, %14 ], [ %37, %16 ]
%21 = add <4 x i32> %19, <i32 4, i32 4, i32 4, i32 4>
%22 = mul <4 x i32> %17, %19
%23 = mul <4 x i32> %18, %21
%24 = add <4 x i32> %19, <i32 8, i32 8, i32 8, i32 8>
%25 = add <4 x i32> %19, <i32 12, i32 12, i32 12, i32 12>
%26 = mul <4 x i32> %22, %24
%27 = mul <4 x i32> %23, %25
%28 = add <4 x i32> %19, <i32 16, i32 16, i32 16, i32 16>
%29 = add <4 x i32> %19, <i32 20, i32 20, i32 20, i32 20>
%30 = mul <4 x i32> %26, %28
%31 = mul <4 x i32> %27, %29
%32 = add <4 x i32> %19, <i32 24, i32 24, i32 24, i32 24>
%33 = add <4 x i32> %19, <i32 28, i32 28, i32 28, i32 28>
%34 = mul <4 x i32> %30, %32
%35 = mul <4 x i32> %31, %33
%36 = add <4 x i32> %19, <i32 32, i32 32, i32 32, i32 32>
%37 = add i32 %20, 4
%38 = icmp eq i32 %37, %15
br i1 %38, label %39, label %16
39: ; preds = %16, %6
%40 = phi <4 x i32> [ undef, %6 ], [ %34, %16 ]
%41 = phi <4 x i32> [ undef, %6 ], [ %35, %16 ]
%42 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %6 ], [ %34, %16 ]
%43 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %6 ], [ %35, %16 ]
%44 = phi <4 x i32> [ <i32 2, i32 3, i32 4, i32 5>, %6 ], [ %36, %16 ]
%45 = icmp eq i32 %12, 0
br i1 %45, label %57, label %46
46: ; preds = %39, %46
%47 = phi <4 x i32> [ %52, %46 ], [ %42, %39 ]
%48 = phi <4 x i32> [ %53, %46 ], [ %43, %39 ]
%49 = phi <4 x i32> [ %54, %46 ], [ %44, %39 ]
%50 = phi i32 [ %55, %46 ], [ 0, %39 ]
%51 = add <4 x i32> %49, <i32 4, i32 4, i32 4, i32 4>
%52 = mul <4 x i32> %47, %49
%53 = mul <4 x i32> %48, %51
%54 = add <4 x i32> %49, <i32 8, i32 8, i32 8, i32 8>
%55 = add i32 %50, 1
%56 = icmp eq i32 %55, %12
br i1 %56, label %57, label %46
57: ; preds = %46, %39
%58 = phi <4 x i32> [ %40, %39 ], [ %52, %46 ]
%59 = phi <4 x i32> [ %41, %39 ], [ %53, %46 ]
%60 = mul <4 x i32> %59, %58
%61 = call i32 @llvm.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> %60)
%62 = icmp eq i32 %4, %7
br i1 %62, label %72, label %63
63: ; preds = %3, %57
%64 = phi i32 [ 1, %3 ], [ %61, %57 ]
%65 = phi i32 [ 2, %3 ], [ %8, %57 ]
br label %66
66: ; preds = %63, %66
%67 = phi i32 [ %69, %66 ], [ %64, %63 ]
%68 = phi i32 [ %70, %66 ], [ %65, %63 ]
%69 = mul nsw i32 %67, %68
%70 = add nuw i32 %68, 1
%71 = icmp eq i32 %68, %0
br i1 %71, label %72, label %66
72: ; preds = %66, %57, %1
%73 = phi i32 [ 1, %1 ], [ %61, %57 ], [ %69, %66 ]
ret i32 %73
}