long long int modulo(int a, int b, int n) {
  long long x = 1, y = a;
  while (b > 0) {
    if (b % 2 == 1) {
      x = (x * y) % n;
    }
    y = (y * y) % n;
    b /= 2;
  }
  return x % n;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<modulo>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %edx,-0xc(%rbp)
movq   $0x1,-0x18(%rbp)
movslq -0x4(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x8(%rbp)
jle    117a <modulo+0x7a>
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x1,%edx
jne    1151 <modulo+0x51>
mov    -0x18(%rbp),%rax
imul   -0x20(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
cqto
idiv   %rcx
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
imul   -0x20(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
cqto
idiv   %rcx
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    111d <modulo+0x1d>
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0xc(%rbp),%rcx
cqto
idiv   %rcx
mov    %rdx,%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<modulo>:
mov    %edx,%r8d
test   %esi,%esi
jle    118b <modulo+0x8b>
movslq %edi,%rdi
movslq %r8d,%r9
mov    $0x1,%ecx
jmp    1151 <modulo+0x51>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %rcx,%rax
cqto
idiv   %r9
mov    %rdx,%rcx
imul   %rdi,%rdi
mov    %rdi,%rax
or     %r9,%rax
shr    $0x20,%rax
je     1180 <modulo+0x80>
mov    %rdi,%rax
cqto
idiv   %r9
mov    %rdx,%rdi
mov    %esi,%eax
shr    %eax
cmp    $0x1,%esi
mov    %eax,%esi
jbe    1193 <modulo+0x93>
test   $0x1,%sil
je     112b <modulo+0x2b>
imul   %rdi,%rcx
mov    %rcx,%rax
or     %r9,%rax
shr    $0x20,%rax
jne    1120 <modulo+0x20>
mov    %ecx,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r8d
mov    %edx,%ecx
jmp    112b <modulo+0x2b>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
mov    %edi,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r8d
mov    %edx,%edi
jmp    1146 <modulo+0x46>
movslq %r8d,%r9
mov    $0x1,%ecx
mov    %rcx,%rax
or     %r9,%rax
shr    $0x20,%rax
je     11ab <modulo+0xab>
mov    %rcx,%rax
cqto
idiv   %r9
mov    %rdx,%rax
ret
mov    %ecx,%eax
xor    %edx,%edx
div    %r9d
mov    %edx,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @modulo(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
store i32 %0, i32* %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
store i64 1, i64* %7
%9 = load i32, i32* %4
%10 = sext i32 %9 to i64
store i64 %10, i64* %8
br label %11
11: ; preds = %25, %3
%12 = load i32, i32* %5
%13 = icmp sgt i32 %12, 0
br i1 %13, label %14, label %34
14: ; preds = %11
%15 = load i32, i32* %5
%16 = srem i32 %15, 2
%17 = icmp eq i32 %16, 1
br i1 %17, label %18, label %25
18: ; preds = %14
%19 = load i64, i64* %7
%20 = load i64, i64* %8
%21 = mul nsw i64 %19, %20
%22 = load i32, i32* %6
%23 = sext i32 %22 to i64
%24 = srem i64 %21, %23
store i64 %24, i64* %7
br label %25
25: ; preds = %18, %14
%26 = load i64, i64* %8
%27 = load i64, i64* %8
%28 = mul nsw i64 %26, %27
%29 = load i32, i32* %6
%30 = sext i32 %29 to i64
%31 = srem i64 %28, %30
store i64 %31, i64* %8
%32 = load i32, i32* %5
%33 = sdiv i32 %32, 2
store i32 %33, i32* %5
br label %11
34: ; preds = %11
%35 = load i64, i64* %7
%36 = load i32, i32* %6
%37 = sext i32 %36 to i64
%38 = srem i64 %35, %37
ret i64 %38
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @modulo(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %4, label %7, label %5
5: ; preds = %3
%6 = sext i32 %2 to i64
br label %25
7: ; preds = %3
%8 = sext i32 %0 to i64
%9 = sext i32 %2 to i64
br label %10
10: ; preds = %7, %19
%11 = phi i64 [ %8, %7 ], [ %22, %19 ]
%12 = phi i64 [ 1, %7 ], [ %20, %19 ]
%13 = phi i32 [ %1, %7 ], [ %23, %19 ]
%14 = and i32 %13, 1
%15 = icmp eq i32 %14, 0
br i1 %15, label %19, label %16
16: ; preds = %10
%17 = mul nsw i64 %11, %12
%18 = srem i64 %17, %9
br label %19
19: ; preds = %16, %10
%20 = phi i64 [ %18, %16 ], [ %12, %10 ]
%21 = mul nsw i64 %11, %11
%22 = srem i64 %21, %9
%23 = lshr i32 %13, 1
%24 = icmp ult i32 %13, 2
br i1 %24, label %25, label %10
25: ; preds = %19, %5
%26 = phi i64 [ %6, %5 ], [ %9, %19 ]
%27 = phi i64 [ 1, %5 ], [ %20, %19 ]
%28 = srem i64 %27, %26
ret i64 %28
}