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


x86 assembly (clang, -O0):
<factorial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
cmpq   $0x1,-0x10(%rbp)
jne    1134 <factorial+0x24>
movq   $0x1,-0x8(%rbp)
jmp    1158 <factorial+0x48>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
sub    $0x1,%rdi
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>:
mov    $0x1,%eax
cmp    $0x1,%rdi
je     11ce <factorial+0xce>
lea    -0x1(%rdi),%r8
lea    -0x2(%rdi),%rax
mov    %r8d,%r9d
and    $0x7,%r9d
cmp    $0x7,%rax
jae    1137 <factorial+0x37>
mov    $0x1,%eax
test   %r9,%r9
jne    11c0 <factorial+0xc0>
jmp    11ce <factorial+0xce>
and    $0xfffffffffffffff8,%r8
neg    %r8
mov    $0x1,%eax
xor    %esi,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
lea    (%rdi,%rsi,1),%rdx
imul   %rax,%rdx
lea    (%rdi,%rsi,1),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
lea    (%rdi,%rsi,1),%rcx
add    $0xfffffffffffffffe,%rcx
imul   %rax,%rcx
imul   %rdx,%rcx
lea    (%rdi,%rsi,1),%rdx
add    $0xfffffffffffffffd,%rdx
lea    (%rdi,%rsi,1),%rax
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
imul   %rdx,%rax
lea    (%rdi,%rsi,1),%rdx
add    $0xfffffffffffffffb,%rdx
imul   %rax,%rdx
imul   %rcx,%rdx
lea    (%rdi,%rsi,1),%rcx
add    $0xfffffffffffffffa,%rcx
lea    (%rdi,%rsi,1),%rax
add    $0xfffffffffffffff9,%rax
imul   %rcx,%rax
imul   %rdx,%rax
add    $0xfffffffffffffff8,%rsi
cmp    %rsi,%r8
jne    1150 <factorial+0x50>
add    %rsi,%rdi
test   %r9,%r9
je     11ce <factorial+0xce>
nopl   (%rax)
imul   %rdi,%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rdi
add    $0xffffffffffffffff,%r9
jne    11c0 <factorial+0xc0>
ret

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

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