unsigned long long factorial(unsigned long long n) {
  unsigned long long i = 0, result = 1;
  for (i = 1; i <= n; i++) {
    result *= i;
  }
  return (result);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<factorial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
movq   $0x0,-0x10(%rbp)
movq   $0x1,-0x18(%rbp)
movq   $0x1,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
cmp    -0x8(%rbp),%rax
ja     114c <factorial+0x4c>
mov    -0x10(%rbp),%rax
imul   -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1120 <factorial+0x20>
mov    -0x18(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<factorial>:
test   %rdi,%rdi
je     112e <factorial+0x2e>
lea    -0x1(%rdi),%rax
mov    %edi,%r8d
and    $0x7,%r8d
cmp    $0x7,%rax
jae    1134 <factorial+0x34>
mov    $0x1,%eax
mov    $0x1,%edx
test   %r8,%r8
jne    11b0 <factorial+0xb0>
jmp    11be <factorial+0xbe>
mov    $0x1,%eax
ret
and    $0xfffffffffffffff8,%rdi
neg    %rdi
mov    $0x1,%eax
mov    $0x8,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
lea    -0x7(%rdx),%rsi
imul   %rax,%rsi
lea    -0x6(%rdx),%rax
lea    -0x5(%rdx),%rcx
imul   %rcx,%rax
imul   %rsi,%rax
lea    -0x4(%rdx),%rcx
lea    -0x3(%rdx),%rsi
imul   %rsi,%rcx
lea    -0x2(%rdx),%rsi
imul   %rcx,%rsi
imul   %rax,%rsi
lea    -0x1(%rdx),%rax
imul   %rdx,%rax
imul   %rsi,%rax
lea    (%rdi,%rdx,1),%rcx
add    $0x8,%rcx
add    $0x8,%rdx
cmp    $0x8,%rcx
jne    1150 <factorial+0x50>
add    $0xfffffffffffffff9,%rdx
test   %r8,%r8
je     11be <factorial+0xbe>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
imul   %rdx,%rax
add    $0x1,%rdx
add    $0xffffffffffffffff,%r8
jne    11b0 <factorial+0xb0>
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @factorial(i64 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca i64
%4 = alloca i64
store i64 %0, i64* %2
store i64 0, i64* %3
store i64 1, i64* %4
store i64 1, i64* %3
br label %5
5: ; preds = %13, %1
%6 = load i64, i64* %3
%7 = load i64, i64* %2
%8 = icmp ule i64 %6, %7
br i1 %8, label %9, label %16
9: ; preds = %5
%10 = load i64, i64* %3
%11 = load i64, i64* %4
%12 = mul i64 %11, %10
store i64 %12, i64* %4
br label %13
13: ; preds = %9
%14 = load i64, i64* %3
%15 = add i64 %14, 1
store i64 %15, i64* %3
br label %5
16: ; preds = %5
%17 = load i64, i64* %4
ret i64 %17
}

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