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


x86 assembly (clang, -O0):
<factorial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %edi,-0xc(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jne    1132 <factorial+0x22>
movq   $0x1,-0x8(%rbp)
jmp    1154 <factorial+0x44>
movslq -0xc(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%edi
sub    $0x1,%edi
call   1030 <factorial@plt>
mov    %rax,%rcx
mov    -0x18(%rbp),%rax
imul   %rcx,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<factorial>:
test   %edi,%edi
je     1129 <factorial+0x29>
movslq %edi,%rcx
lea    -0x1(%rdi),%eax
mov    %edi,%r8d
and    $0x7,%r8d
cmp    $0x7,%eax
jae    112f <factorial+0x2f>
mov    $0x1,%eax
test   %r8d,%r8d
jne    11b0 <factorial+0xb0>
jmp    11be <factorial+0xbe>
mov    $0x1,%eax
ret
and    $0xfffffff8,%edi
neg    %edi
mov    $0x1,%eax
xor    %esi,%esi
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
lea    (%rcx,%rsi,1),%rdx
imul   %rax,%rdx
lea    (%rcx,%rsi,1),%r9
add    $0xffffffffffffffff,%r9
lea    (%rcx,%rsi,1),%rax
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
imul   %r9,%rax
imul   %rdx,%rax
lea    (%rcx,%rsi,1),%r9
add    $0xfffffffffffffffd,%r9
lea    (%rcx,%rsi,1),%r10
add    $0xfffffffffffffffc,%r10
imul   %r9,%r10
lea    (%rcx,%rsi,1),%rdx
add    $0xfffffffffffffffb,%rdx
imul   %r10,%rdx
imul   %rax,%rdx
lea    (%rcx,%rsi,1),%r9
add    $0xfffffffffffffffa,%r9
lea    (%rcx,%rsi,1),%rax
add    $0xfffffffffffffff9,%rax
imul   %r9,%rax
imul   %rdx,%rax
add    $0xfffffffffffffff8,%rsi
cmp    %esi,%edi
jne    1140 <factorial+0x40>
add    %rsi,%rcx
test   %r8d,%r8d
je     11be <factorial+0xbe>
nopl   0x0(%rax)
imul   %rcx,%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
add    $0xffffffff,%r8d
jne    11b0 <factorial+0xb0>
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @factorial(i32 %0) {
%2 = alloca i64
%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 i64 1, i64* %2
br label %14
7: ; preds = %1
%8 = load i32, i32* %3
%9 = sext i32 %8 to i64
%10 = load i32, i32* %3
%11 = sub nsw i32 %10, 1
%12 = call i64 @factorial(i32 %11)
%13 = mul nsw i64 %9, %12
store i64 %13, i64* %2
br label %14
14: ; preds = %7, %6
%15 = load i64, i64* %2
ret i64 %15
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @factorial(i32 %0) {
%2 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %2, label %45, label %3
3: ; preds = %1
%4 = sext i32 %0 to i64
%5 = add i32 %0, -1
%6 = and i32 %0, 7
%7 = icmp ult i32 %5, 7
br i1 %7, label %32, label %8
8: ; preds = %3
%9 = and i32 %0, -8
br label %10
10: ; preds = %10, %8
%11 = phi i64 [ %4, %8 ], [ %28, %10 ]
%12 = phi i64 [ 1, %8 ], [ %29, %10 ]
%13 = phi i32 [ 0, %8 ], [ %30, %10 ]
%14 = add nsw i64 %11, -1
%15 = mul nsw i64 %12, %11
%16 = add nsw i64 %11, -2
%17 = mul nsw i64 %15, %14
%18 = add nsw i64 %11, -3
%19 = mul nsw i64 %17, %16
%20 = add nsw i64 %11, -4
%21 = mul nsw i64 %19, %18
%22 = add nsw i64 %11, -5
%23 = mul nsw i64 %21, %20
%24 = add nsw i64 %11, -6
%25 = mul nsw i64 %23, %22
%26 = add nsw i64 %11, -7
%27 = mul nsw i64 %25, %24
%28 = add nsw i64 %11, -8
%29 = mul nsw i64 %27, %26
%30 = add i32 %13, 8
%31 = icmp eq i32 %30, %9
br i1 %31, label %32, label %10
32: ; preds = %10, %3
%33 = phi i64 [ undef, %3 ], [ %29, %10 ]
%34 = phi i64 [ %4, %3 ], [ %28, %10 ]
%35 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %29, %10 ]
%36 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %36, label %45, label %37
37: ; preds = %32, %37
%38 = phi i64 [ %41, %37 ], [ %34, %32 ]
%39 = phi i64 [ %42, %37 ], [ %35, %32 ]
%40 = phi i32 [ %43, %37 ], [ 0, %32 ]
%41 = add nsw i64 %38, -1
%42 = mul nsw i64 %39, %38
%43 = add i32 %40, 1
%44 = icmp eq i32 %43, %6
br i1 %44, label %45, label %37
45: ; preds = %32, %37, %1
%46 = phi i64 [ 1, %1 ], [ %33, %32 ], [ %42, %37 ]
ret i64 %46
}