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


x86 assembly (clang, -O0):
<factorial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x10,%rsp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x8(%rbp)
jge    1131 <factorial+0x21>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
jmp    1163 <factorial+0x53>
cmpl   $0x0,-0x8(%rbp)
jne    1147 <factorial+0x37>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    1163 <factorial+0x53>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%edi
sub    $0x1,%edi
call   1030 <factorial@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):
<factorial>:
test   %edi,%edi
js     1154 <factorial+0x54>
mov    $0x1,%eax
je     1348 <factorial+0x248>
cmp    $0x8,%edi
jb     1340 <factorial+0x240>
mov    %edi,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
movd   %edi,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm6
paddd  0xed2(%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    115a <factorial+0x5a>
movdqa 0xec5(%rip),%xmm1
movdqa %xmm1,%xmm3
jmp    1291 <factorial+0x191>
mov    $0xffffffff,%eax
ret
and    $0xfffffffc,%edx
movdqa 0xeab(%rip),%xmm1
movdqa 0xec2(%rip),%xmm9
movdqa 0xec9(%rip),%xmm10
movdqa 0xed0(%rip),%xmm11
movdqa 0xed7(%rip),%xmm12
movdqa 0xede(%rip),%xmm13
movdqa 0xee5(%rip),%xmm14
movdqa 0xeec(%rip),%xmm15
movdqa %xmm1,%xmm3
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  0xe64(%rip),%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm6,%xmm7
pmuludq %xmm5,%xmm7
pmuludq %xmm6,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm2
pmuludq %xmm5,%xmm2
pmuludq %xmm3,%xmm0
movdqa %xmm6,%xmm3
paddd  %xmm9,%xmm3
movdqa %xmm6,%xmm5
paddd  %xmm10,%xmm5
pmuludq %xmm3,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm3
pmuludq %xmm7,%xmm3
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,%xmm4
pmuludq %xmm3,%xmm4
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 %xmm4,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm1
pmuludq %xmm5,%xmm7
pshufd $0xe8,%xmm7,%xmm3
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm0
pmuludq %xmm8,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm15,%xmm6
add    $0xfffffffc,%edx
jne    11b0 <factorial+0xb0>
movdqa %xmm1,%xmm5
movdqa %xmm3,%xmm0
test   %eax,%eax
je     130d <factorial+0x20d>
movdqa 0xd7b(%rip),%xmm2
movdqa 0xd83(%rip),%xmm4
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 %xmm3,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm3
pmuludq %xmm1,%xmm3
pshufd $0xe8,%xmm3,%xmm1
punpckldq %xmm1,%xmm0
paddd  %xmm4,%xmm6
movdqa %xmm5,%xmm1
movdqa %xmm0,%xmm3
add    $0xffffffff,%eax
jne    12b0 <factorial+0x1b0>
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     1348 <factorial+0x248>
and    $0x7,%edi
imul   %edi,%eax
add    $0xffffffff,%edi
jne    1340 <factorial+0x240>
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @factorial(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 -1, i32* %2
br label %17
7: ; preds = %1
%8 = load i32, i32* %3
%9 = icmp eq i32 %8, 0
br i1 %9, label %10, label %11
10: ; preds = %7
store i32 1, i32* %2
br label %17
11: ; preds = %7
%12 = load i32, i32* %3
%13 = load i32, i32* %3
%14 = sub nsw i32 %13, 1
%15 = call i32 @factorial(i32 %14)
%16 = mul nsw i32 %12, %15
store i32 %16, i32* %2
br label %17
17: ; preds = %11, %10, %6
%18 = load i32, i32* %2
ret i32 %18
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @factorial(i32 %0) {
%2 = icmp slt i32 %0, 0
br i1 %2, label %76, label %3
3: ; preds = %1
%4 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %4, label %76, label %5
5: ; preds = %3
%6 = icmp ult i32 %0, 8
br i1 %6, label %67, label %7
7: ; preds = %5
%8 = and i32 %0, -8
%9 = and i32 %0, 7
%10 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %0, i64 0
%11 = shufflevector <4 x i32> %10, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%12 = add <4 x i32> %11, <i32 0, i32 -1, i32 -2, i32 -3>
%13 = add i32 %8, -8
%14 = lshr exact i32 %13, 3
%15 = add nuw nsw i32 %14, 1
%16 = and i32 %15, 3
%17 = icmp ult i32 %13, 24
br i1 %17, label %43, label %18
18: ; preds = %7
%19 = and i32 %15, 1073741820
br label %20
20: ; preds = %20, %18
%21 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %18 ], [ %38, %20 ]
%22 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %18 ], [ %39, %20 ]
%23 = phi <4 x i32> [ %12, %18 ], [ %40, %20 ]
%24 = phi i32 [ 0, %18 ], [ %41, %20 ]
%25 = add <4 x i32> %23, <i32 -4, i32 -4, i32 -4, i32 -4>
%26 = mul <4 x i32> %23, %21
%27 = mul <4 x i32> %25, %22
%28 = add <4 x i32> %23, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%29 = add <4 x i32> %23, <i32 -12, i32 -12, i32 -12, i32 -12>
%30 = mul <4 x i32> %28, %26
%31 = mul <4 x i32> %29, %27
%32 = add <4 x i32> %23, <i32 -16, i32 -16, i32 -16, i32 -16>
%33 = add <4 x i32> %23, <i32 -20, i32 -20, i32 -20, i32 -20>
%34 = mul <4 x i32> %32, %30
%35 = mul <4 x i32> %33, %31
%36 = add <4 x i32> %23, <i32 -24, i32 -24, i32 -24, i32 -24>
%37 = add <4 x i32> %23, <i32 -28, i32 -28, i32 -28, i32 -28>
%38 = mul <4 x i32> %36, %34
%39 = mul <4 x i32> %37, %35
%40 = add <4 x i32> %23, <i32 -32, i32 -32, i32 -32, i32 -32>
%41 = add i32 %24, 4
%42 = icmp eq i32 %41, %19
br i1 %42, label %43, label %20
43: ; preds = %20, %7
%44 = phi <4 x i32> [ undef, %7 ], [ %38, %20 ]
%45 = phi <4 x i32> [ undef, %7 ], [ %39, %20 ]
%46 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %7 ], [ %38, %20 ]
%47 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %7 ], [ %39, %20 ]
%48 = phi <4 x i32> [ %12, %7 ], [ %40, %20 ]
%49 = icmp eq i32 %16, 0
br i1 %49, label %61, label %50
50: ; preds = %43, %50
%51 = phi <4 x i32> [ %56, %50 ], [ %46, %43 ]
%52 = phi <4 x i32> [ %57, %50 ], [ %47, %43 ]
%53 = phi <4 x i32> [ %58, %50 ], [ %48, %43 ]
%54 = phi i32 [ %59, %50 ], [ 0, %43 ]
%55 = add <4 x i32> %53, <i32 -4, i32 -4, i32 -4, i32 -4>
%56 = mul <4 x i32> %53, %51
%57 = mul <4 x i32> %55, %52
%58 = add <4 x i32> %53, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%59 = add i32 %54, 1
%60 = icmp eq i32 %59, %16
br i1 %60, label %61, label %50
61: ; preds = %50, %43
%62 = phi <4 x i32> [ %44, %43 ], [ %56, %50 ]
%63 = phi <4 x i32> [ %45, %43 ], [ %57, %50 ]
%64 = mul <4 x i32> %63, %62
%65 = call i32 @llvm.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> %64)
%66 = icmp eq i32 %8, %0
br i1 %66, label %76, label %67
67: ; preds = %5, %61
%68 = phi i32 [ 1, %5 ], [ %65, %61 ]
%69 = phi i32 [ %0, %5 ], [ %9, %61 ]
br label %70
70: ; preds = %67, %70
%71 = phi i32 [ %74, %70 ], [ %68, %67 ]
%72 = phi i32 [ %73, %70 ], [ %69, %67 ]
%73 = add nsw i32 %72, -1
%74 = mul nsw i32 %72, %71
%75 = icmp eq i32 %73, 0
br i1 %75, label %76, label %70
76: ; preds = %70, %3, %61, %1
%77 = phi i32 [ -1, %1 ], [ 1, %3 ], [ %65, %61 ], [ %74, %70 ]
ret i32 %77
}