unsigned long long int fastPowerMod(unsigned long long int base,
                                    unsigned long long int power,
                                    unsigned long long int mod) {
  if (base == 0)
    return 0;
  if (base == 1 || power == 0)
    return 1;
  if (power == 1)
    return base;
  unsigned long long int half = fastPowerMod(base, power >> 1, mod);
  unsigned long long int result = (half * half) % mod;
  if (power & 1)
    result = (result * (base % mod)) % mod;
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fastPowerMod>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
jne    113c <fastPowerMod+0x2c>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    11e7 <fastPowerMod+0xd7>
cmpq   $0x1,-0x10(%rbp)
je     1152 <fastPowerMod+0x42>
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
jne    115f <fastPowerMod+0x4f>
movq   $0x1,-0x8(%rbp)
jmp    11e7 <fastPowerMod+0xd7>
cmpq   $0x1,-0x18(%rbp)
jne    1177 <fastPowerMod+0x67>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
jmp    11e7 <fastPowerMod+0xd7>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
shr    $0x1,%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rdx
call   1030 <fastPowerMod@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
imul   -0x28(%rbp),%rax
xor    %ecx,%ecx
mov    %ecx,%edx
divq   -0x20(%rbp)
mov    %rdx,-0x30(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
and    $0x1,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     11df <fastPowerMod+0xcf>
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
xor    %ecx,%ecx
mov    %ecx,%edx
divq   -0x20(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
imul   %rdx,%rax
xor    %ecx,%ecx
mov    %ecx,%edx
divq   -0x20(%rbp)
mov    %rdx,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fastPowerMod>:
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
test   %rdi,%rdi
je     113b <fastPowerMod+0x2b>
mov    %rdi,%rbx
mov    $0x1,%ecx
cmp    $0x1,%rdi
je     113d <fastPowerMod+0x2d>
mov    %rsi,%r15
test   %rsi,%rsi
je     113d <fastPowerMod+0x2d>
cmp    $0x1,%r15
jne    1146 <fastPowerMod+0x36>
mov    %rbx,%rcx
jmp    113d <fastPowerMod+0x2d>
xor    %ecx,%ecx
mov    %rcx,%rax
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
ret
mov    %rdx,%r14
mov    %r15,%rsi
shr    %rsi
mov    %rbx,%rdi
call   1030 <fastPowerMod@plt>
imul   %rax,%rax
mov    %rax,%rcx
or     %r14,%rcx
shr    $0x20,%rcx
je     1177 <fastPowerMod+0x67>
xor    %edx,%edx
div    %r14
mov    %rdx,%rcx
test   $0x1,%r15b
je     113d <fastPowerMod+0x2d>
jmp    1184 <fastPowerMod+0x74>
xor    %edx,%edx
div    %r14d
mov    %edx,%ecx
test   $0x1,%r15b
je     113d <fastPowerMod+0x2d>
mov    %rbx,%rax
or     %r14,%rax
shr    $0x20,%rax
je     119d <fastPowerMod+0x8d>
mov    %rbx,%rax
xor    %edx,%edx
div    %r14
mov    %rdx,%rax
jmp    11a6 <fastPowerMod+0x96>
mov    %ebx,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r14d
mov    %edx,%eax
imul   %rcx,%rax
mov    %rax,%rcx
or     %r14,%rcx
shr    $0x20,%rcx
je     11c3 <fastPowerMod+0xb3>
xor    %edx,%edx
div    %r14
mov    %rdx,%rcx
jmp    113d <fastPowerMod+0x2d>
xor    %edx,%edx
div    %r14d
mov    %edx,%ecx
jmp    113d <fastPowerMod+0x2d>

LLVM IR (-O0):
define i64 @fastPowerMod(i64 %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
store i64 %0, i64* %5
store i64 %1, i64* %6
store i64 %2, i64* %7
%10 = load i64, i64* %5
%11 = icmp eq i64 %10, 0
br i1 %11, label %12, label %13
12: ; preds = %3
store i64 0, i64* %4
br label %49
13: ; preds = %3
%14 = load i64, i64* %5
%15 = icmp eq i64 %14, 1
br i1 %15, label %19, label %16
16: ; preds = %13
%17 = load i64, i64* %6
%18 = icmp eq i64 %17, 0
br i1 %18, label %19, label %20
19: ; preds = %16, %13
store i64 1, i64* %4
br label %49
20: ; preds = %16
%21 = load i64, i64* %6
%22 = icmp eq i64 %21, 1
br i1 %22, label %23, label %25
23: ; preds = %20
%24 = load i64, i64* %5
store i64 %24, i64* %4
br label %49
25: ; preds = %20
%26 = load i64, i64* %5
%27 = load i64, i64* %6
%28 = lshr i64 %27, 1
%29 = load i64, i64* %7
%30 = call i64 @fastPowerMod(i64 %26, i64 %28, i64 %29)
store i64 %30, i64* %8
%31 = load i64, i64* %8
%32 = load i64, i64* %8
%33 = mul i64 %31, %32
%34 = load i64, i64* %7
%35 = urem i64 %33, %34
store i64 %35, i64* %9
%36 = load i64, i64* %6
%37 = and i64 %36, 1
%38 = icmp ne i64 %37, 0
br i1 %38, label %39, label %47
39: ; preds = %25
%40 = load i64, i64* %9
%41 = load i64, i64* %5
%42 = load i64, i64* %7
%43 = urem i64 %41, %42
%44 = mul i64 %40, %43
%45 = load i64, i64* %7
%46 = urem i64 %44, %45
store i64 %46, i64* %9
br label %47
47: ; preds = %39, %25
%48 = load i64, i64* %9
store i64 %48, i64* %4
br label %49
49: ; preds = %47, %23, %19, %12
%50 = load i64, i64* %4
ret i64 %50
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @fastPowerMod(i64 %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = icmp eq i64 %0, 0
br i1 %4, label %22, label %5
5: ; preds = %3
%6 = icmp eq i64 %0, 1
%7 = icmp eq i64 %1, 0
%8 = or i1 %6, %7
br i1 %8, label %22, label %9
9: ; preds = %5
%10 = icmp eq i64 %1, 1
br i1 %10, label %22, label %11
11: ; preds = %9
%12 = lshr i64 %1, 1
%13 = tail call i64 @fastPowerMod(i64 %0, i64 %12, i64 %2)
%14 = mul i64 %13, %13
%15 = urem i64 %14, %2
%16 = and i64 %1, 1
%17 = icmp eq i64 %16, 0
br i1 %17, label %22, label %18
18: ; preds = %11
%19 = urem i64 %0, %2
%20 = mul i64 %19, %15
%21 = urem i64 %20, %2
br label %22
22: ; preds = %11, %18, %9, %5, %3
%23 = phi i64 [ 0, %3 ], [ 1, %5 ], [ %0, %9 ], [ %21, %18 ], [ %15, %11 ]
ret i64 %23
}