long long fib(unsigned int n) {
  long long i = n - 1, a = 1, b = 0, c = 0, d = 1, t;
  if (n <= 0)
    return 0;
  while (i > 0) {
    if (i % 2 == 1) {
      t = d * (b + a) + c * b;
      a = d * b + c * a;
      b = t;
    }
    t = d * (2 * c + d);
    c = c * c + d * d;
    d = t;
    i = i / 2;
  }
  return a + b;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fib>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %eax,%eax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
movq   $0x1,-0x20(%rbp)
movq   $0x0,-0x28(%rbp)
movq   $0x0,-0x30(%rbp)
movq   $0x1,-0x38(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
ja     114a <fib+0x4a>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    120f <fib+0x10f>
jmp    114f <fib+0x4f>
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
jle    1203 <fib+0x103>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    $0x2,%ecx
cqto
idiv   %rcx
cmp    $0x1,%rdx
jne    11b3 <fib+0xb3>
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%rcx
add    -0x20(%rbp),%rcx
imul   %rcx,%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
imul   -0x28(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
imul   -0x28(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
imul   -0x20(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x30(%rbp),%rcx
shl    $0x1,%rcx
add    -0x38(%rbp),%rcx
imul   %rcx,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
imul   -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%rcx
imul   -0x38(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    $0x2,%ecx
cqto
idiv   %rcx
mov    %rax,-0x18(%rbp)
jmp    114f <fib+0x4f>
mov    -0x20(%rbp),%rax
add    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fib>:
sub    $0x1,%edi
jae    1108 <fib+0x8>
xor    %eax,%eax
ret
je     1171 <fib+0x71>
mov    %edi,%r10d
mov    $0x1,%edi
xor    %ecx,%ecx
xor    %eax,%eax
mov    $0x1,%r8d
jmp    1145 <fib+0x45>
xchg   %ax,%ax
lea    (%rdi,%rcx,2),%rsi
imul   %rdi,%rsi
imul   %rcx,%rcx
imul   %rdi,%rdi
add    %rdi,%rcx
mov    %r10,%rdx
shr    %rdx
mov    %rsi,%rdi
cmp    $0x1,%r10
mov    %rdx,%r10
jbe    116d <fib+0x6d>
test   $0x1,%r10b
je     1120 <fib+0x20>
lea    (%rax,%r8,1),%r9
imul   %rdi,%r9
mov    %rcx,%rsi
imul   %rax,%rsi
add    %r9,%rsi
imul   %rdi,%rax
imul   %rcx,%r8
add    %rax,%r8
mov    %rsi,%rax
jmp    1120 <fib+0x20>
add    %r8,%rax
ret
mov    $0x1,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @fib(i32 %0) {
%2 = alloca i64
%3 = alloca i32
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
store i32 %0, i32* %3
%10 = load i32, i32* %3
%11 = sub i32 %10, 1
%12 = zext i32 %11 to i64
store i64 %12, i64* %4
store i64 1, i64* %5
store i64 0, i64* %6
store i64 0, i64* %7
store i64 1, i64* %8
%13 = load i32, i32* %3
%14 = icmp ule i32 %13, 0
br i1 %14, label %15, label %16
15: ; preds = %1
store i64 0, i64* %2
br label %63
16: ; preds = %1
br label %17
17: ; preds = %42, %16
%18 = load i64, i64* %4
%19 = icmp sgt i64 %18, 0
br i1 %19, label %20, label %59
20: ; preds = %17
%21 = load i64, i64* %4
%22 = srem i64 %21, 2
%23 = icmp eq i64 %22, 1
br i1 %23, label %24, label %42
24: ; preds = %20
%25 = load i64, i64* %8
%26 = load i64, i64* %6
%27 = load i64, i64* %5
%28 = add nsw i64 %26, %27
%29 = mul nsw i64 %25, %28
%30 = load i64, i64* %7
%31 = load i64, i64* %6
%32 = mul nsw i64 %30, %31
%33 = add nsw i64 %29, %32
store i64 %33, i64* %9
%34 = load i64, i64* %8
%35 = load i64, i64* %6
%36 = mul nsw i64 %34, %35
%37 = load i64, i64* %7
%38 = load i64, i64* %5
%39 = mul nsw i64 %37, %38
%40 = add nsw i64 %36, %39
store i64 %40, i64* %5
%41 = load i64, i64* %9
store i64 %41, i64* %6
br label %42
42: ; preds = %24, %20
%43 = load i64, i64* %8
%44 = load i64, i64* %7
%45 = mul nsw i64 2, %44
%46 = load i64, i64* %8
%47 = add nsw i64 %45, %46
%48 = mul nsw i64 %43, %47
store i64 %48, i64* %9
%49 = load i64, i64* %7
%50 = load i64, i64* %7
%51 = mul nsw i64 %49, %50
%52 = load i64, i64* %8
%53 = load i64, i64* %8
%54 = mul nsw i64 %52, %53
%55 = add nsw i64 %51, %54
store i64 %55, i64* %7
%56 = load i64, i64* %9
store i64 %56, i64* %8
%57 = load i64, i64* %4
%58 = sdiv i64 %57, 2
store i64 %58, i64* %4
br label %17
59: ; preds = %17
%60 = load i64, i64* %5
%61 = load i64, i64* %6
%62 = add nsw i64 %60, %61
store i64 %62, i64* %2
br label %63
63: ; preds = %59, %15
%64 = load i64, i64* %2
ret i64 %64
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @fib(i32 %0) {
%2 = add i32 %0, -1
%3 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %3, label %37, label %4
4: ; preds = %1
%5 = icmp eq i32 %2, 0
br i1 %5, label %37, label %6
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %2 to i64
br label %8
8: ; preds = %6, %24
%9 = phi i64 [ %29, %24 ], [ 1, %6 ]
%10 = phi i64 [ %32, %24 ], [ 0, %6 ]
%11 = phi i64 [ %26, %24 ], [ 0, %6 ]
%12 = phi i64 [ %25, %24 ], [ 1, %6 ]
%13 = phi i64 [ %33, %24 ], [ %7, %6 ]
%14 = and i64 %13, 1
%15 = icmp eq i64 %14, 0
br i1 %15, label %24, label %16
16: ; preds = %8
%17 = add nsw i64 %11, %12
%18 = mul nsw i64 %9, %17
%19 = mul nsw i64 %10, %11
%20 = add nsw i64 %18, %19
%21 = mul nsw i64 %9, %11
%22 = mul nsw i64 %10, %12
%23 = add nsw i64 %21, %22
br label %24
24: ; preds = %16, %8
%25 = phi i64 [ %23, %16 ], [ %12, %8 ]
%26 = phi i64 [ %20, %16 ], [ %11, %8 ]
%27 = shl nsw i64 %10, 1
%28 = add nsw i64 %27, %9
%29 = mul nsw i64 %28, %9
%30 = mul nsw i64 %10, %10
%31 = mul nsw i64 %9, %9
%32 = add nuw nsw i64 %31, %30
%33 = lshr i64 %13, 1
%34 = icmp ult i64 %13, 2
br i1 %34, label %35, label %8
35: ; preds = %24
%36 = add nsw i64 %26, %25
br label %37
37: ; preds = %4, %35, %1
%38 = phi i64 [ 0, %1 ], [ %36, %35 ], [ 1, %4 ]
ret i64 %38
}