int fac(int n) {
  if (n == 0)
    return 1;
  return n * fac(n - 1);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fac>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x10,%rsp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x8(%rbp)
jne    1131 <fac+0x21>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    114d <fac+0x3d>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%edi
sub    $0x1,%edi
call   1030 <fac@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0xc(%rbp),%eax
imul   %ecx,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x10,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fac>:
mov    $0x1,%eax
test   %edi,%edi
je     1338 <fac+0x238>
cmp    $0x8,%edi
jb     1330 <fac+0x230>
mov    %edi,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
movd   %edi,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm6
paddd  0xed4(%rip),%xmm6
lea    -0x8(%rcx),%esi
mov    %esi,%edx
shr    $0x3,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x18,%esi
jae    1152 <fac+0x52>
movdqa 0xec7(%rip),%xmm1
movdqa %xmm1,%xmm4
jmp    1281 <fac+0x181>
and    $0xfffffffc,%edx
movdqa 0xeb3(%rip),%xmm1
movdqa 0xeca(%rip),%xmm9
movdqa 0xed1(%rip),%xmm10
movdqa 0xed8(%rip),%xmm11
movdqa 0xedf(%rip),%xmm12
movdqa 0xee6(%rip),%xmm13
movdqa 0xeed(%rip),%xmm14
movdqa 0xef4(%rip),%xmm15
movdqa %xmm1,%xmm4
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  0xe74(%rip),%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm6,%xmm7
pmuludq %xmm5,%xmm7
pmuludq %xmm6,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm2
pmuludq %xmm5,%xmm2
pmuludq %xmm4,%xmm0
movdqa %xmm6,%xmm4
paddd  %xmm9,%xmm4
movdqa %xmm6,%xmm5
paddd  %xmm10,%xmm5
pmuludq %xmm4,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm4
pmuludq %xmm7,%xmm4
pmuludq %xmm5,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm5
pmuludq %xmm2,%xmm5
movdqa %xmm6,%xmm2
paddd  %xmm11,%xmm2
movdqa %xmm6,%xmm7
paddd  %xmm12,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm3
pmuludq %xmm4,%xmm3
pmuludq %xmm1,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm7,%xmm8
pmuludq %xmm5,%xmm8
pmuludq %xmm0,%xmm7
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  %xmm13,%xmm0
movdqa %xmm6,%xmm5
paddd  %xmm14,%xmm5
pmuludq %xmm0,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm0
pmuludq %xmm3,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm1
pmuludq %xmm5,%xmm7
pshufd $0xe8,%xmm7,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm0
pmuludq %xmm8,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm4
paddd  %xmm15,%xmm6
add    $0xfffffffc,%edx
jne    11a0 <fac+0xa0>
movdqa %xmm1,%xmm5
movdqa %xmm4,%xmm0
test   %eax,%eax
je     12fd <fac+0x1fd>
movdqa 0xd8b(%rip),%xmm2
movdqa 0xd93(%rip),%xmm3
nopl   (%rax)
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  %xmm2,%xmm0
movdqa %xmm6,%xmm5
pmuludq %xmm1,%xmm5
pshufd $0xe8,%xmm5,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm6,%xmm7
pmuludq %xmm1,%xmm7
pshufd $0xe8,%xmm7,%xmm1
punpckldq %xmm1,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm1
pmuludq %xmm4,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm4
pmuludq %xmm1,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm1
punpckldq %xmm1,%xmm0
paddd  %xmm3,%xmm6
movdqa %xmm5,%xmm1
movdqa %xmm0,%xmm4
add    $0xffffffff,%eax
jne    12a0 <fac+0x1a0>
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm2
pmuludq %xmm1,%xmm2
pmuludq %xmm5,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
pmuludq %xmm0,%xmm1
pshufd $0xaa,%xmm2,%xmm0
pmuludq %xmm2,%xmm0
pmuludq %xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%eax
cmp    %edi,%ecx
je     1338 <fac+0x238>
and    $0x7,%edi
imul   %edi,%eax
add    $0xffffffff,%edi
jne    1330 <fac+0x230>
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @fac(i32 %0) {
%2 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %2, label %74, label %3
3: ; preds = %1
%4 = icmp ult i32 %0, 8
br i1 %4, label %65, label %5
5: ; preds = %3
%6 = and i32 %0, -8
%7 = and i32 %0, 7
%8 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %0, i64 0
%9 = shufflevector <4 x i32> %8, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%10 = add <4 x i32> %9, <i32 0, i32 -1, i32 -2, i32 -3>
%11 = add i32 %6, -8
%12 = lshr exact i32 %11, 3
%13 = add nuw nsw i32 %12, 1
%14 = and i32 %13, 3
%15 = icmp ult i32 %11, 24
br i1 %15, label %41, label %16
16: ; preds = %5
%17 = and i32 %13, 1073741820
br label %18
18: ; preds = %18, %16
%19 = phi <4 x i32> [ %10, %16 ], [ %38, %18 ]
%20 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %16 ], [ %36, %18 ]
%21 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %16 ], [ %37, %18 ]
%22 = phi i32 [ 0, %16 ], [ %39, %18 ]
%23 = add <4 x i32> %19, <i32 -4, i32 -4, i32 -4, i32 -4>
%24 = mul <4 x i32> %19, %20
%25 = mul <4 x i32> %23, %21
%26 = add <4 x i32> %19, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%27 = add <4 x i32> %19, <i32 -12, i32 -12, i32 -12, i32 -12>
%28 = mul <4 x i32> %26, %24
%29 = mul <4 x i32> %27, %25
%30 = add <4 x i32> %19, <i32 -16, i32 -16, i32 -16, i32 -16>
%31 = add <4 x i32> %19, <i32 -20, i32 -20, i32 -20, i32 -20>
%32 = mul <4 x i32> %30, %28
%33 = mul <4 x i32> %31, %29
%34 = add <4 x i32> %19, <i32 -24, i32 -24, i32 -24, i32 -24>
%35 = add <4 x i32> %19, <i32 -28, i32 -28, i32 -28, i32 -28>
%36 = mul <4 x i32> %34, %32
%37 = mul <4 x i32> %35, %33
%38 = add <4 x i32> %19, <i32 -32, i32 -32, i32 -32, i32 -32>
%39 = add i32 %22, 4
%40 = icmp eq i32 %39, %17
br i1 %40, label %41, label %18
41: ; preds = %18, %5
%42 = phi <4 x i32> [ undef, %5 ], [ %36, %18 ]
%43 = phi <4 x i32> [ undef, %5 ], [ %37, %18 ]
%44 = phi <4 x i32> [ %10, %5 ], [ %38, %18 ]
%45 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %5 ], [ %36, %18 ]
%46 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %5 ], [ %37, %18 ]
%47 = icmp eq i32 %14, 0
br i1 %47, label %59, label %48
48: ; preds = %41, %48
%49 = phi <4 x i32> [ %56, %48 ], [ %44, %41 ]
%50 = phi <4 x i32> [ %54, %48 ], [ %45, %41 ]
%51 = phi <4 x i32> [ %55, %48 ], [ %46, %41 ]
%52 = phi i32 [ %57, %48 ], [ 0, %41 ]
%53 = add <4 x i32> %49, <i32 -4, i32 -4, i32 -4, i32 -4>
%54 = mul <4 x i32> %49, %50
%55 = mul <4 x i32> %53, %51
%56 = add <4 x i32> %49, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%57 = add i32 %52, 1
%58 = icmp eq i32 %57, %14
br i1 %58, label %59, label %48
59: ; preds = %48, %41
%60 = phi <4 x i32> [ %42, %41 ], [ %54, %48 ]
%61 = phi <4 x i32> [ %43, %41 ], [ %55, %48 ]
%62 = mul <4 x i32> %61, %60
%63 = call i32 @llvm.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> %62)
%64 = icmp eq i32 %6, %0
br i1 %64, label %74, label %65
65: ; preds = %3, %59
%66 = phi i32 [ %0, %3 ], [ %7, %59 ]
%67 = phi i32 [ 1, %3 ], [ %63, %59 ]
br label %68
68: ; preds = %65, %68
%69 = phi i32 [ %71, %68 ], [ %66, %65 ]
%70 = phi i32 [ %72, %68 ], [ %67, %65 ]
%71 = add nsw i32 %69, -1
%72 = mul nsw i32 %69, %70
%73 = icmp eq i32 %71, 0
br i1 %73, label %74, label %68
74: ; preds = %68, %59, %1
%75 = phi i32 [ 1, %1 ], [ %63, %59 ], [ %72, %68 ]
ret i32 %75
}