long powmod(long a, long b, long k) {
  if (b == 1)
    return a;
  long long p = powmod(a, b / 2, k);
  p = (b % 2) ? p * p * a % k : p * p % k;
  return p;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<powmod>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
cmpq   $0x1,-0x18(%rbp)
jne    113c <powmod+0x2c>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    11b6 <powmod+0xa6>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    $0x2,%ecx
cqto
idiv   %rcx
mov    %rax,%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rdx
call   1030 <powmod@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    $0x2,%ecx
cqto
idiv   %rcx
cmp    $0x0,%rdx
je     1193 <powmod+0x83>
mov    -0x28(%rbp),%rax
imul   -0x28(%rbp),%rax
imul   -0x10(%rbp),%rax
cqto
idivq  -0x20(%rbp)
mov    %rdx,-0x30(%rbp)
jmp    11a6 <powmod+0x96>
mov    -0x28(%rbp),%rax
imul   -0x28(%rbp),%rax
cqto
idivq  -0x20(%rbp)
mov    %rdx,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<powmod>:
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
mov    %rdi,%r15
cmp    $0x1,%rsi
je     116b <powmod+0x5b>
mov    %rdx,%r14
mov    %rsi,%rbx
shr    $0x3f,%rsi
add    %rbx,%rsi
sar    %rsi
mov    %r15,%rdi
call   1030 <powmod@plt>
mov    %rax,%rcx
test   $0x1,%bl
mov    $0x1,%eax
cmovne %r15,%rax
imul   %rcx,%rax
imul   %rcx,%rax
mov    %rax,%rcx
or     %r14,%rcx
shr    $0x20,%rcx
je     1163 <powmod+0x53>
cqto
idiv   %r14
mov    %rdx,%r15
jmp    116b <powmod+0x5b>
xor    %edx,%edx
div    %r14d
mov    %edx,%r15d
mov    %r15,%rax
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i64 @powmod(i64 %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = icmp eq i64 %1, 1
br i1 %4, label %5, label %7
5: ; preds = %3, %7
%6 = phi i64 [ %15, %7 ], [ %0, %3 ]
ret i64 %6
7: ; preds = %3
%8 = sdiv i64 %1, 2
%9 = tail call i64 @powmod(i64 %0, i64 %8, i64 %2)
%10 = and i64 %1, 1
%11 = icmp eq i64 %10, 0
%12 = select i1 %11, i64 1, i64 %0
%13 = mul i64 %9, %12
%14 = mul i64 %13, %9
%15 = srem i64 %14, %2
br label %5
}