#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
int /*<<< orphan*/ printf(char *, ...);
void factorial(unsigned long n) {
  if (n == 0) {
    printf("\n\t0! = 1\n\n");
    return;
  }
  unsigned long a[(999999L)];
  unsigned long index = 0;
  unsigned long tmp = n;
  unsigned long digits = 0;
  unsigned long carry = 0;
  while (tmp > 0) {
    a[index++] = tmp % 10;
    tmp /= 10;
    digits++;
  }
  unsigned long m;
  for (m = n; m > 1; --m) {
    for (index = 0; index < digits; ++index) {
      tmp = a[index] * (m - 1) + carry;
      a[index] = tmp % 10;
      carry = tmp / 10;
    }
    while (carry > 0) {
      a[index++] = carry % 10;
      carry /= 10;
      digits++;
    }
  }
  printf("\n\t%lu! = ", n);
  for (index = digits; index > 0; --index)
    printf("%lu", a[index - 1]);
  printf("\n\n");
}


x86 assembly (clang, -O0):
<factorial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x7a1230,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x8(%rbp)
jne    113d <factorial+0x2d>
lea    0xecf(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
jmp    1387 <factorial+0x277>
movq   $0x0,-0x7a1208(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x7a1210(%rbp)
movq   $0x0,-0x7a1218(%rbp)
movq   $0x0,-0x7a1220(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x7a1210(%rbp)
jbe    11d4 <factorial+0xc4>
mov    -0x7a1210(%rbp),%rax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    -0x7a1208(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,-0x7a1208(%rbp)
mov    %rdx,-0x7a1200(%rbp,%rax,8)
ff
mov    -0x7a1210(%rbp),%rax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rax,-0x7a1210(%rbp)
mov    -0x7a1218(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x7a1218(%rbp)
jmp    1169 <factorial+0x59>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x7a1228(%rbp)
cmpq   $0x1,-0x7a1228(%rbp)
01
jbe    1313 <factorial+0x203>
movq   $0x0,-0x7a1208(%rbp)
mov    -0x7a1208(%rbp),%rax
cmp    -0x7a1218(%rbp),%rax
jae    1287 <factorial+0x177>
mov    -0x7a1208(%rbp),%rax
mov    -0x7a1200(%rbp,%rax,8),%rax
ff
mov    -0x7a1228(%rbp),%rcx
sub    $0x1,%rcx
imul   %rcx,%rax
add    -0x7a1220(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x7a1210(%rbp)
mov    -0x7a1210(%rbp),%rax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    -0x7a1208(%rbp),%rax
mov    %rdx,-0x7a1200(%rbp,%rax,8)
ff
mov    -0x7a1210(%rbp),%rax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rax,-0x7a1220(%rbp)
mov    -0x7a1208(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x7a1208(%rbp)
jmp    11f8 <factorial+0xe8>
jmp    128c <factorial+0x17c>
cmpq   $0x0,-0x7a1220(%rbp)
jbe    12f7 <factorial+0x1e7>
mov    -0x7a1220(%rbp),%rax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    -0x7a1208(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,-0x7a1208(%rbp)
mov    %rdx,-0x7a1200(%rbp,%rax,8)
ff
mov    -0x7a1220(%rbp),%rax
mov    $0xa,%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rax,-0x7a1220(%rbp)
mov    -0x7a1218(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x7a1218(%rbp)
jmp    128c <factorial+0x17c>
jmp    12fc <factorial+0x1ec>
mov    -0x7a1228(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x7a1228(%rbp)
jmp    11df <factorial+0xcf>
mov    -0x8(%rbp),%rsi
lea    0xced(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
mov    -0x7a1218(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x7a1208(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x7a1208(%rbp)
jbe    1379 <factorial+0x269>
mov    -0x7a1208(%rbp),%rax
sub    $0x1,%rax
mov    -0x7a1200(%rbp,%rax,8),%rsi
ff
lea    0xcba(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
mov    -0x7a1208(%rbp),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
mov    %rax,-0x7a1208(%rbp)
jmp    1333 <factorial+0x223>
lea    0xc88(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1030 <printf@plt>
add    $0x7a1230,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<factorial>:
test   %rdi,%rdi
je     126e <factorial+0x14e>
push   %r14
push   %rbx
sub    $0x7a11f8,%rsp
mov    %rdi,%r8
xor    %ebx,%ebx
movabs $0xcccccccccccccccd,%r10
cc cc cc
mov    %rdi,%rcx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
mov    %rcx,%rax
mul    %r10
shr    $0x3,%rdx
lea    (%rdx,%rdx,1),%rax
lea    (%rax,%rax,4),%rax
mov    %rcx,%rsi
sub    %rax,%rsi
mov    %rsi,(%rsp,%rbx,8)
add    $0x1,%rbx
cmp    $0xa,%rcx
mov    %rdx,%rcx
jae    1150 <factorial+0x30>
cmp    $0x2,%r8
jb     121e <factorial+0xfe>
mov    %r8,%r9
jmp    11a0 <factorial+0x80>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
xor    %ebx,%ebx
add    $0xffffffffffffffff,%r9
cmp    $0x1,%r9
jbe    121e <factorial+0xfe>
test   %rbx,%rbx
je     1190 <factorial+0x70>
lea    -0x1(%r9),%r11
xor    %ecx,%ecx
xor    %esi,%esi
nopl   (%rax)
mov    (%rsp,%rsi,8),%rdi
imul   %r11,%rdi
add    %rcx,%rdi
mov    %rdi,%rax
mul    %r10
mov    %rdx,%rcx
shr    $0x3,%rcx
lea    (%rcx,%rcx,1),%rax
lea    (%rax,%rax,4),%rax
mov    %rdi,%rdx
sub    %rax,%rdx
mov    %rdx,(%rsp,%rsi,8)
add    $0x1,%rsi
cmp    %rsi,%rbx
jne    11b0 <factorial+0x90>
cmp    $0xa,%rdi
jb     1192 <factorial+0x72>
nopl   0x0(%rax)
mov    %rcx,%rax
mul    %r10
shr    $0x3,%rdx
lea    (%rdx,%rdx,1),%rax
lea    (%rax,%rax,4),%rax
mov    %rcx,%rsi
sub    %rax,%rsi
mov    %rsi,(%rsp,%rbx,8)
add    $0x1,%rbx
cmp    $0x9,%rcx
mov    %rdx,%rcx
ja     11f0 <factorial+0xd0>
jmp    1192 <factorial+0x72>
lea    0xddb(%rip),%rdi
mov    %r8,%rsi
xor    %eax,%eax
call   1040 <printf@plt>
test   %rbx,%rbx
je     1258 <factorial+0x138>
lea    0xdcf(%rip),%r14
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x8(%rsp,%rbx,8),%rsi
add    $0xffffffffffffffff,%rbx
mov    %r14,%rdi
xor    %eax,%eax
call   1040 <printf@plt>
test   %rbx,%rbx
jne    1240 <factorial+0x120>
lea    0xdb7(%rip),%rdi
add    $0x7a11f8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
jmp    1030 <puts@plt>
lea    0xd99(%rip),%rdi
jmp    1030 <puts@plt>

LLVM IR (-O0):
@.str = [11 x i8] c"\0A\090! = 1\0A\0A\00"
@.str.1 = [10 x i8] c"\0A\09%lu! = \00"
@.str.2 = [4 x i8] c"%lu\00"
@.str.3 = [3 x i8] c"\0A\0A\00"
define void @factorial(i64 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca [999999 x i64]
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
store i64 %0, i64* %2
%9 = load i64, i64* %2
%10 = icmp eq i64 %9, 0
br i1 %10, label %11, label %13
11: ; preds = %1
%12 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([11 x i8], [11 x i8]* @.str, i64 0, i64 0))
br label %92
13: ; preds = %1
store i64 0, i64* %4
%14 = load i64, i64* %2
store i64 %14, i64* %5
store i64 0, i64* %6
store i64 0, i64* %7
br label %15
15: ; preds = %18, %13
%16 = load i64, i64* %5
%17 = icmp ugt i64 %16, 0
br i1 %17, label %18, label %28
18: ; preds = %15
%19 = load i64, i64* %5
%20 = urem i64 %19, 10
%21 = load i64, i64* %4
%22 = add i64 %21, 1
store i64 %22, i64* %4
%23 = getelementptr inbounds [999999 x i64], [999999 x i64]* %3, i64 0, i64 %21
store i64 %20, i64* %23
%24 = load i64, i64* %5
%25 = udiv i64 %24, 10
store i64 %25, i64* %5
%26 = load i64, i64* %6
%27 = add i64 %26, 1
store i64 %27, i64* %6
br label %15
28: ; preds = %15
%29 = load i64, i64* %2
store i64 %29, i64* %8
br label %30
30: ; preds = %71, %28
%31 = load i64, i64* %8
%32 = icmp ugt i64 %31, 1
br i1 %32, label %33, label %74
33: ; preds = %30
store i64 0, i64* %4
br label %34
34: ; preds = %53, %33
%35 = load i64, i64* %4
%36 = load i64, i64* %6
%37 = icmp ult i64 %35, %36
br i1 %37, label %38, label %56
38: ; preds = %34
%39 = load i64, i64* %4
%40 = getelementptr inbounds [999999 x i64], [999999 x i64]* %3, i64 0, i64 %39
%41 = load i64, i64* %40
%42 = load i64, i64* %8
%43 = sub i64 %42, 1
%44 = mul i64 %41, %43
%45 = load i64, i64* %7
%46 = add i64 %44, %45
store i64 %46, i64* %5
%47 = load i64, i64* %5
%48 = urem i64 %47, 10
%49 = load i64, i64* %4
%50 = getelementptr inbounds [999999 x i64], [999999 x i64]* %3, i64 0, i64 %49
store i64 %48, i64* %50
%51 = load i64, i64* %5
%52 = udiv i64 %51, 10
store i64 %52, i64* %7
br label %53
53: ; preds = %38
%54 = load i64, i64* %4
%55 = add i64 %54, 1
store i64 %55, i64* %4
br label %34
56: ; preds = %34
br label %57
57: ; preds = %60, %56
%58 = load i64, i64* %7
%59 = icmp ugt i64 %58, 0
br i1 %59, label %60, label %70
60: ; preds = %57
%61 = load i64, i64* %7
%62 = urem i64 %61, 10
%63 = load i64, i64* %4
%64 = add i64 %63, 1
store i64 %64, i64* %4
%65 = getelementptr inbounds [999999 x i64], [999999 x i64]* %3, i64 0, i64 %63
store i64 %62, i64* %65
%66 = load i64, i64* %7
%67 = udiv i64 %66, 10
store i64 %67, i64* %7
%68 = load i64, i64* %6
%69 = add i64 %68, 1
store i64 %69, i64* %6
br label %57
70: ; preds = %57
br label %71
71: ; preds = %70
%72 = load i64, i64* %8
%73 = add i64 %72, -1
store i64 %73, i64* %8
br label %30
74: ; preds = %30
%75 = load i64, i64* %2
%76 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([10 x i8], [10 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i64 %75)
%77 = load i64, i64* %6
store i64 %77, i64* %4
br label %78
78: ; preds = %87, %74
%79 = load i64, i64* %4
%80 = icmp ugt i64 %79, 0
br i1 %80, label %81, label %90
81: ; preds = %78
%82 = load i64, i64* %4
%83 = sub i64 %82, 1
%84 = getelementptr inbounds [999999 x i64], [999999 x i64]* %3, i64 0, i64 %83
%85 = load i64, i64* %84
%86 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([4 x i8], [4 x i8]* @.str.2, i64 0, i64 0), i64 %85)
br label %87
87: ; preds = %81
%88 = load i64, i64* %4
%89 = add i64 %88, -1
store i64 %89, i64* %4
br label %78
90: ; preds = %78
%91 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([3 x i8], [3 x i8]* @.str.3, i64 0, i64 0))
br label %92
92: ; preds = %90, %11
ret void
}

LLVM IR (-O2):
@.str.1 = [10 x i8] c"\0A\09%lu! = \00"
@.str.2 = [4 x i8] c"%lu\00"
@str = [2 x i8] c"\0A\00"
@str.4 = [10 x i8] c"\0A\090! = 1\0A\00"
define void @factorial(i64 %0) {
%2 = alloca [999999 x i64]
%3 = icmp eq i64 %0, 0
br i1 %3, label %4, label %6
4: ; preds = %1
%5 = tail call i32 @puts(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([10 x i8], [10 x i8]* @str.4, i64 0, i64 0))
br label %64
6: ; preds = %1
%7 = bitcast [999999 x i64]* %2 to i8*
br label %10
8: ; preds = %10
%9 = icmp ugt i64 %0, 1
br i1 %9, label %18, label %51
10: ; preds = %6, %10
%11 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %14, %10 ]
%12 = phi i64 [ %0, %6 ], [ %16, %10 ]
%13 = urem i64 %12, 10
%14 = add i64 %11, 1
%15 = getelementptr inbounds [999999 x i64], [999999 x i64]* %2, i64 0, i64 %11
store i64 %13, i64* %15
%16 = udiv i64 %12, 10
%17 = icmp ult i64 %12, 10
br i1 %17, label %8, label %10
18: ; preds = %8, %47
%19 = phi i64 [ %49, %47 ], [ %0, %8 ]
%20 = phi i64 [ %48, %47 ], [ %14, %8 ]
%21 = icmp eq i64 %20, 0
br i1 %21, label %47, label %22
22: ; preds = %18
%23 = add i64 %19, -1
br label %26
24: ; preds = %26
%25 = icmp ult i64 %32, 10
br i1 %25, label %47, label %37
26: ; preds = %22, %26
%27 = phi i64 [ 0, %22 ], [ %34, %26 ]
%28 = phi i64 [ 0, %22 ], [ %35, %26 ]
%29 = getelementptr inbounds [999999 x i64], [999999 x i64]* %2, i64 0, i64 %28
%30 = load i64, i64* %29
%31 = mul i64 %30, %23
%32 = add i64 %31, %27
%33 = urem i64 %32, 10
store i64 %33, i64* %29
%34 = udiv i64 %32, 10
%35 = add nuw i64 %28, 1
%36 = icmp eq i64 %35, %20
br i1 %36, label %24, label %26
37: ; preds = %24, %37
%38 = phi i64 [ %44, %37 ], [ %34, %24 ]
%39 = phi i64 [ %45, %37 ], [ %20, %24 ]
%40 = phi i64 [ %42, %37 ], [ %20, %24 ]
%41 = urem i64 %38, 10
%42 = add i64 %40, 1
%43 = getelementptr inbounds [999999 x i64], [999999 x i64]* %2, i64 0, i64 %40
store i64 %41, i64* %43
%44 = udiv i64 %38, 10
%45 = add i64 %39, 1
%46 = icmp ult i64 %38, 10
br i1 %46, label %47, label %37
47: ; preds = %37, %18, %24
%48 = phi i64 [ %20, %24 ], [ 0, %18 ], [ %45, %37 ]
%49 = add i64 %19, -1
%50 = icmp ugt i64 %49, 1
br i1 %50, label %18, label %51
51: ; preds = %47, %8
%52 = phi i64 [ %14, %8 ], [ %48, %47 ]
%53 = tail call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([10 x i8], [10 x i8]* @.str.1, i64 0, i64 0), i64 %0)
%54 = icmp eq i64 %52, 0
br i1 %54, label %62, label %55
55: ; preds = %51, %55
%56 = phi i64 [ %57, %55 ], [ %52, %51 ]
%57 = add i64 %56, -1
%58 = getelementptr inbounds [999999 x i64], [999999 x i64]* %2, i64 0, i64 %57
%59 = load i64, i64* %58
%60 = tail call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([4 x i8], [4 x i8]* @.str.2, i64 0, i64 0), i64 %59)
%61 = icmp eq i64 %57, 0
br i1 %61, label %62, label %55
62: ; preds = %55, %51
%63 = tail call i32 @puts(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([2 x i8], [2 x i8]* @str, i64 0, i64 0))
br label %64
64: ; preds = %62, %4
ret void
}