long long int factorial(int a) {
  int f = a;
  while (--a) {
    f *= a;
  }
  return f;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<factorial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
je     112e <factorial+0x2e>
mov    -0x4(%rbp),%eax
imul   -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    110d <factorial+0xd>
movslq -0x8(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<factorial>:
mov    %edi,%eax
add    $0xffffffff,%eax
je     1157 <factorial+0x57>
cmp    $0x8,%eax
jb     1340 <factorial+0x240>
mov    %eax,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
movd   %eax,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm6
paddd  0xeda(%rip),%xmm6
movd   %edi,%xmm0
movaps 0xedf(%rip),%xmm1
movss  %xmm0,%xmm1
lea    -0x8(%rcx),%edi
mov    %edi,%esi
shr    $0x3,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,%edx
and    $0x3,%edx
cmp    $0x18,%edi
jae    1160 <factorial+0x60>
movdqa 0xece(%rip),%xmm2
jmp    1291 <factorial+0x191>
mov    $0x1,%edi
movslq %edi,%rax
ret
and    $0xfffffffc,%esi
movdqa 0xeb5(%rip),%xmm2
movdqa 0xecc(%rip),%xmm9
movdqa 0xed3(%rip),%xmm10
movdqa 0xeda(%rip),%xmm11
movdqa 0xee1(%rip),%xmm12
movdqa 0xee8(%rip),%xmm13
movdqa 0xeef(%rip),%xmm14
movdqa 0xef6(%rip),%xmm15
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  0xe74(%rip),%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm6,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm3
pmuludq %xmm7,%xmm3
pmuludq %xmm6,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm4
pmuludq %xmm7,%xmm4
pmuludq %xmm2,%xmm0
movdqa %xmm6,%xmm2
paddd  %xmm9,%xmm2
movdqa %xmm6,%xmm7
paddd  %xmm10,%xmm7
pmuludq %xmm2,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm2
pmuludq %xmm3,%xmm2
pmuludq %xmm7,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm7,%xmm3
pmuludq %xmm4,%xmm3
movdqa %xmm6,%xmm4
paddd  %xmm11,%xmm4
movdqa %xmm6,%xmm7
paddd  %xmm12,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm5
pmuludq %xmm2,%xmm5
pmuludq %xmm1,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm7,%xmm8
pmuludq %xmm3,%xmm8
pmuludq %xmm0,%xmm7
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  %xmm13,%xmm0
movdqa %xmm6,%xmm3
paddd  %xmm14,%xmm3
pmuludq %xmm0,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm0
pmuludq %xmm5,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm1
pmuludq %xmm3,%xmm7
pshufd $0xe8,%xmm7,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm3,%xmm0
pmuludq %xmm8,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm15,%xmm6
add    $0xfffffffc,%esi
jne    11b0 <factorial+0xb0>
test   %edx,%edx
je     1301 <factorial+0x201>
movdqa 0xd93(%rip),%xmm3
movdqa 0xd9b(%rip),%xmm4
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  %xmm3,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm5
pmuludq %xmm6,%xmm1
pshufd $0xe8,%xmm1,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm6,%xmm7
pmuludq %xmm5,%xmm7
pshufd $0xe8,%xmm7,%xmm5
punpckldq %xmm5,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm5
pmuludq %xmm0,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm0
pmuludq %xmm5,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm2
paddd  %xmm4,%xmm6
add    $0xffffffff,%edx
jne    12b0 <factorial+0x1b0>
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm3
pmuludq %xmm0,%xmm3
pmuludq %xmm1,%xmm2
pshufd $0xee,%xmm2,%xmm0
pmuludq %xmm2,%xmm0
pshufd $0xaa,%xmm3,%xmm1
pmuludq %xmm3,%xmm1
pmuludq %xmm0,%xmm1
movd   %xmm1,%edi
cmp    %ecx,%eax
je     1348 <factorial+0x248>
and    $0x7,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
imul   %eax,%edi
add    $0xffffffff,%eax
jne    1340 <factorial+0x240>
movslq %edi,%rax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @factorial(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
%4 = load i32, i32* %2
store i32 %4, i32* %3
br label %5
5: ; preds = %9, %1
%6 = load i32, i32* %2
%7 = add nsw i32 %6, -1
store i32 %7, i32* %2
%8 = icmp ne i32 %7, 0
br i1 %8, label %9, label %13
9: ; preds = %5
%10 = load i32, i32* %2
%11 = load i32, i32* %3
%12 = mul nsw i32 %11, %10
store i32 %12, i32* %3
br label %5
13: ; preds = %5
%14 = load i32, i32* %3
%15 = sext i32 %14 to i64
ret i64 %15
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @factorial(i32 %0) {
%2 = add i32 %0, -1
%3 = icmp eq i32 %2, 0
br i1 %3, label %76, label %4
4: ; preds = %1
%5 = icmp ult i32 %2, 8
br i1 %5, label %67, label %6
6: ; preds = %4
%7 = and i32 %2, -8
%8 = and i32 %2, 7
%9 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %2, i64 0
%10 = shufflevector <4 x i32> %9, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%11 = add <4 x i32> %10, <i32 0, i32 -1, i32 -2, i32 -3>
%12 = insertelement <4 x i32> <i32 poison, i32 1, i32 1, i32 1>, i32 %0, i64 0
%13 = add i32 %7, -8
%14 = lshr exact i32 %13, 3
%15 = add nuw nsw i32 %14, 1
%16 = and i32 %15, 3
%17 = icmp ult i32 %13, 24
br i1 %17, label %43, label %18
18: ; preds = %6
%19 = and i32 %15, 1073741820
br label %20
20: ; preds = %20, %18
%21 = phi <4 x i32> [ %11, %18 ], [ %40, %20 ]
%22 = phi <4 x i32> [ %12, %18 ], [ %38, %20 ]
%23 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %18 ], [ %39, %20 ]
%24 = phi i32 [ 0, %18 ], [ %41, %20 ]
%25 = add <4 x i32> %21, <i32 -4, i32 -4, i32 -4, i32 -4>
%26 = mul <4 x i32> %22, %21
%27 = mul <4 x i32> %23, %25
%28 = add <4 x i32> %21, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%29 = add <4 x i32> %21, <i32 -12, i32 -12, i32 -12, i32 -12>
%30 = mul <4 x i32> %26, %28
%31 = mul <4 x i32> %27, %29
%32 = add <4 x i32> %21, <i32 -16, i32 -16, i32 -16, i32 -16>
%33 = add <4 x i32> %21, <i32 -20, i32 -20, i32 -20, i32 -20>
%34 = mul <4 x i32> %30, %32
%35 = mul <4 x i32> %31, %33
%36 = add <4 x i32> %21, <i32 -24, i32 -24, i32 -24, i32 -24>
%37 = add <4 x i32> %21, <i32 -28, i32 -28, i32 -28, i32 -28>
%38 = mul <4 x i32> %34, %36
%39 = mul <4 x i32> %35, %37
%40 = add <4 x i32> %21, <i32 -32, i32 -32, i32 -32, i32 -32>
%41 = add i32 %24, 4
%42 = icmp eq i32 %41, %19
br i1 %42, label %43, label %20
43: ; preds = %20, %6
%44 = phi <4 x i32> [ undef, %6 ], [ %38, %20 ]
%45 = phi <4 x i32> [ undef, %6 ], [ %39, %20 ]
%46 = phi <4 x i32> [ %11, %6 ], [ %40, %20 ]
%47 = phi <4 x i32> [ %12, %6 ], [ %38, %20 ]
%48 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %6 ], [ %39, %20 ]
%49 = icmp eq i32 %16, 0
br i1 %49, label %61, label %50
50: ; preds = %43, %50
%51 = phi <4 x i32> [ %58, %50 ], [ %46, %43 ]
%52 = phi <4 x i32> [ %56, %50 ], [ %47, %43 ]
%53 = phi <4 x i32> [ %57, %50 ], [ %48, %43 ]
%54 = phi i32 [ %59, %50 ], [ 0, %43 ]
%55 = add <4 x i32> %51, <i32 -4, i32 -4, i32 -4, i32 -4>
%56 = mul <4 x i32> %52, %51
%57 = mul <4 x i32> %53, %55
%58 = add <4 x i32> %51, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%59 = add i32 %54, 1
%60 = icmp eq i32 %59, %16
br i1 %60, label %61, label %50
61: ; preds = %50, %43
%62 = phi <4 x i32> [ %44, %43 ], [ %56, %50 ]
%63 = phi <4 x i32> [ %45, %43 ], [ %57, %50 ]
%64 = mul <4 x i32> %63, %62
%65 = call i32 @llvm.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> %64)
%66 = icmp eq i32 %2, %7
br i1 %66, label %76, label %67
67: ; preds = %4, %61
%68 = phi i32 [ %2, %4 ], [ %8, %61 ]
%69 = phi i32 [ %0, %4 ], [ %65, %61 ]
br label %70
70: ; preds = %67, %70
%71 = phi i32 [ %74, %70 ], [ %68, %67 ]
%72 = phi i32 [ %73, %70 ], [ %69, %67 ]
%73 = mul nsw i32 %72, %71
%74 = add nsw i32 %71, -1
%75 = icmp eq i32 %74, 0
br i1 %75, label %76, label %70
76: ; preds = %70, %61, %1
%77 = phi i32 [ 1, %1 ], [ %65, %61 ], [ %73, %70 ]
%78 = sext i32 %77 to i64
ret i64 %78
}