unsigned int fast_expt(unsigned int x, unsigned int n) {
  if (n == 0)
    return 1;
  if (n == 1)
    return x;
  if (n % 2 == 0)
    return fast_expt(x * x, n / 2);
  else
    return x * fast_expt(x * x, (n - 1) / 2);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fast_expt>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x10,%rsp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jne    1134 <fast_expt+0x24>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    1198 <fast_expt+0x88>
cmpl   $0x1,-0xc(%rbp)
jne    1149 <fast_expt+0x39>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1198 <fast_expt+0x88>
mov    -0xc(%rbp),%eax
and    $0x1,%eax
cmp    $0x0,%eax
jne    1172 <fast_expt+0x62>
mov    -0x8(%rbp),%edi
imul   -0x8(%rbp),%edi
mov    -0xc(%rbp),%esi
shr    $0x1,%esi
call   1030 <fast_expt@plt>
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    1198 <fast_expt+0x88>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%edi
imul   -0x8(%rbp),%edi
mov    -0xc(%rbp),%esi
sub    $0x1,%esi
shr    $0x1,%esi
call   1030 <fast_expt@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x10(%rbp),%eax
imul   %ecx,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x10,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fast_expt>:
mov    $0x1,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %edi,%eax
test   %esi,%esi
je     1134 <fast_expt+0x34>
cmp    $0x1,%esi
je     1139 <fast_expt+0x39>
mov    %eax,%edi
imul   %eax,%edi
test   $0x1,%sil
jne    112a <fast_expt+0x2a>
shr    %esi
jmp    1110 <fast_expt+0x10>
add    $0xffffffff,%esi
shr    %esi
imul   %eax,%ecx
jmp    1110 <fast_expt+0x10>
mov    $0x1,%eax
imul   %ecx,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @fast_expt(i32 %0, i32 %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i32 %1, i32* %5
%6 = load i32, i32* %5
%7 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %7, label %8, label %9
8: ; preds = %2
store i32 1, i32* %3
br label %35
9: ; preds = %2
%10 = load i32, i32* %5
%11 = icmp eq i32 %10, 1
br i1 %11, label %12, label %14
12: ; preds = %9
%13 = load i32, i32* %4
store i32 %13, i32* %3
br label %35
14: ; preds = %9
%15 = load i32, i32* %5
%16 = urem i32 %15, 2
%17 = icmp eq i32 %16, 0
br i1 %17, label %18, label %25
18: ; preds = %14
%19 = load i32, i32* %4
%20 = load i32, i32* %4
%21 = mul i32 %19, %20
%22 = load i32, i32* %5
%23 = udiv i32 %22, 2
%24 = call i32 @fast_expt(i32 %21, i32 %23)
store i32 %24, i32* %3
br label %35
25: ; preds = %14
%26 = load i32, i32* %4
%27 = load i32, i32* %4
%28 = load i32, i32* %4
%29 = mul i32 %27, %28
%30 = load i32, i32* %5
%31 = sub i32 %30, 1
%32 = udiv i32 %31, 2
%33 = call i32 @fast_expt(i32 %29, i32 %32)
%34 = mul i32 %26, %33
store i32 %34, i32* %3
br label %35
35: ; preds = %25, %18, %12, %8
%36 = load i32, i32* %3
ret i32 %36
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @fast_expt(i32 %0, i32 %1) {
br label %3
3: ; preds = %16, %2
%4 = phi i32 [ %19, %16 ], [ 1, %2 ]
%5 = phi i32 [ %13, %16 ], [ %0, %2 ]
%6 = phi i32 [ %18, %16 ], [ %1, %2 ]
br label %7
7: ; preds = %3, %14
%8 = phi i32 [ %13, %14 ], [ %5, %3 ]
%9 = phi i32 [ %15, %14 ], [ %6, %3 ]
switch i32 %9, label %10 [
i32 0, label %20
i32 1, label %21
]
10: ; preds = %7
%11 = and i32 %9, 1
%12 = icmp eq i32 %11, 0
%13 = mul i32 %8, %8
br i1 %12, label %14, label %16
14: ; preds = %10
%15 = lshr i32 %9, 1
br label %7
16: ; preds = %10
%17 = add i32 %9, -1
%18 = lshr i32 %17, 1
%19 = mul i32 %8, %4
br label %3
20: ; preds = %7
br label %21
21: ; preds = %7, %20
%22 = phi i32 [ 1, %20 ], [ %8, %7 ]
%23 = mul i32 %22, %4
ret i32 %23
}