int num_elem(int height) {
  if (height < 0)
    return 0;
  return (1 << height) + num_elem(height - 1);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<num_elem>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x10,%rsp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x8(%rbp)
jge    1131 <num_elem+0x21>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
jmp    1153 <num_elem+0x43>
mov    -0x8(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%edi
sub    $0x1,%edi
call   1030 <num_elem@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x10,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<num_elem>:
test   %edi,%edi
js     111b <num_elem+0x1b>
lea    0x1(%rdi),%r9d
mov    %r9d,%r8d
and    $0x7,%r8d
cmp    $0x7,%edi
jae    111e <num_elem+0x1e>
xor    %eax,%eax
jmp    1198 <num_elem+0x98>
xor    %eax,%eax
ret
and    $0xfffffff8,%r9d
xor    %eax,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    $0x1,%edx
mov    %edi,%ecx
shl    %cl,%edx
lea    -0x1(%rdi),%ecx
mov    $0x1,%esi
shl    %cl,%esi
add    %eax,%edx
add    %edx,%esi
lea    -0x2(%rdi),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
lea    -0x3(%rdi),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
add    %esi,%eax
add    %eax,%edx
lea    -0x4(%rdi),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
lea    -0x5(%rdi),%ecx
mov    $0x1,%esi
shl    %cl,%esi
add    %edx,%eax
add    %eax,%esi
lea    -0x6(%rdi),%ecx
mov    $0x1,%edx
shl    %cl,%edx
lea    -0x7(%rdi),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
add    %esi,%edx
add    %edx,%eax
add    $0xfffffff8,%edi
add    $0xfffffff8,%r9d
jne    1130 <num_elem+0x30>
test   %r8d,%r8d
je     11b4 <num_elem+0xb4>
nopl   (%rax)
mov    $0x1,%edx
mov    %edi,%ecx
shl    %cl,%edx
add    %edx,%eax
add    $0xffffffff,%edi
add    $0xffffffff,%r8d
jne    11a0 <num_elem+0xa0>
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @num_elem(i32 %0) {
%2 = icmp slt i32 %0, 0
br i1 %2, label %53, label %3
3: ; preds = %1
%4 = add i32 %0, 1
%5 = and i32 %4, 7
%6 = icmp ult i32 %0, 7
br i1 %6, label %39, label %7
7: ; preds = %3
%8 = and i32 %4, -8
br label %9
9: ; preds = %9, %7
%10 = phi i32 [ %0, %7 ], [ %35, %9 ]
%11 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %36, %9 ]
%12 = phi i32 [ 0, %7 ], [ %37, %9 ]
%13 = shl nuw i32 1, %10
%14 = add nsw i32 %10, -1
%15 = add nsw i32 %13, %11
%16 = shl nuw i32 1, %14
%17 = add nsw i32 %10, -2
%18 = add nsw i32 %16, %15
%19 = shl nuw i32 1, %17
%20 = add nsw i32 %10, -3
%21 = add nsw i32 %19, %18
%22 = shl nuw i32 1, %20
%23 = add nsw i32 %10, -4
%24 = add nsw i32 %22, %21
%25 = shl nuw i32 1, %23
%26 = add nsw i32 %10, -5
%27 = add nsw i32 %25, %24
%28 = shl nuw i32 1, %26
%29 = add nsw i32 %10, -6
%30 = add nsw i32 %28, %27
%31 = shl nuw i32 1, %29
%32 = add nsw i32 %10, -7
%33 = add nsw i32 %31, %30
%34 = shl nuw i32 1, %32
%35 = add nsw i32 %10, -8
%36 = add nsw i32 %34, %33
%37 = add i32 %12, 8
%38 = icmp eq i32 %37, %8
br i1 %38, label %39, label %9
39: ; preds = %9, %3
%40 = phi i32 [ undef, %3 ], [ %36, %9 ]
%41 = phi i32 [ %0, %3 ], [ %35, %9 ]
%42 = phi i32 [ 0, %3 ], [ %36, %9 ]
%43 = icmp eq i32 %5, 0
br i1 %43, label %53, label %44
44: ; preds = %39, %44
%45 = phi i32 [ %49, %44 ], [ %41, %39 ]
%46 = phi i32 [ %50, %44 ], [ %42, %39 ]
%47 = phi i32 [ %51, %44 ], [ 0, %39 ]
%48 = shl nuw i32 1, %45
%49 = add nsw i32 %45, -1
%50 = add nsw i32 %48, %46
%51 = add i32 %47, 1
%52 = icmp eq i32 %51, %5
br i1 %52, label %53, label %44
53: ; preds = %39, %44, %1
%54 = phi i32 [ 0, %1 ], [ %40, %39 ], [ %50, %44 ]
ret i32 %54
}