int catalan(int n) {
  int i, sum = 0;
  if (n == 0)
    return 1;
  for (i = 0; i < n; i++)
    sum += catalan(i) * catalan(n - 1 - i);
  return sum;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<catalan>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x8(%rbp)
jne    1138 <catalan+0x28>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    1186 <catalan+0x76>
movl   $0x0,-0xc(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    1180 <catalan+0x70>
mov    -0xc(%rbp),%edi
call   1030 <catalan@plt>
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%edi
sub    $0x1,%edi
sub    -0xc(%rbp),%edi
call   1030 <catalan@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0x14(%rbp),%eax
imul   %ecx,%eax
add    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    113f <catalan+0x2f>
mov    -0x10(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<catalan>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
push   %rax
test   %edi,%edi
je     1152 <catalan+0x42>
jle    115a <catalan+0x4a>
mov    %edi,%ebx
add    $0xffffffff,%ebx
xor    %r14d,%r14d
xor    %ebp,%ebp
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %ebp,%edi
call   1030 <catalan@plt>
mov    %eax,%r15d
mov    %ebx,%edi
call   1030 <catalan@plt>
imul   %r15d,%eax
add    %eax,%r14d
add    $0x1,%ebp
add    $0xffffffff,%ebx
jb     1130 <catalan+0x20>
jmp    115d <catalan+0x4d>
mov    $0x1,%r14d
jmp    115d <catalan+0x4d>
xor    %r14d,%r14d
mov    %r14d,%eax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @catalan(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
store i32 %0, i32* %3
store i32 0, i32* %5
%6 = load i32, i32* %3
%7 = icmp eq i32 %6, 0
br i1 %7, label %8, label %9
8: ; preds = %1
store i32 1, i32* %2
br label %30
9: ; preds = %1
store i32 0, i32* %4
br label %10
10: ; preds = %25, %9
%11 = load i32, i32* %4
%12 = load i32, i32* %3
%13 = icmp slt i32 %11, %12
br i1 %13, label %14, label %28
14: ; preds = %10
%15 = load i32, i32* %4
%16 = call i32 @catalan(i32 %15)
%17 = load i32, i32* %3
%18 = sub nsw i32 %17, 1
%19 = load i32, i32* %4
%20 = sub nsw i32 %18, %19
%21 = call i32 @catalan(i32 %20)
%22 = mul nsw i32 %16, %21
%23 = load i32, i32* %5
%24 = add nsw i32 %23, %22
store i32 %24, i32* %5
br label %25
25: ; preds = %14
%26 = load i32, i32* %4
%27 = add nsw i32 %26, 1
store i32 %27, i32* %4
br label %10
28: ; preds = %10
%29 = load i32, i32* %5
store i32 %29, i32* %2
br label %30
30: ; preds = %28, %8
%31 = load i32, i32* %2
ret i32 %31
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @catalan(i32 %0) {
%2 = icmp eq i32 %0, 0
br i1 %2, label %16, label %3
3: ; preds = %1
%4 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %4, label %5, label %16
5: ; preds = %3, %5
%6 = phi i32 [ %13, %5 ], [ 0, %3 ]
%7 = phi i32 [ %14, %5 ], [ 0, %3 ]
%8 = tail call i32 @catalan(i32 %7)
%9 = xor i32 %7, -1
%10 = add i32 %9, %0
%11 = tail call i32 @catalan(i32 %10)
%12 = mul nsw i32 %11, %8
%13 = add nsw i32 %12, %6
%14 = add nuw nsw i32 %7, 1
%15 = icmp eq i32 %14, %0
br i1 %15, label %16, label %5
16: ; preds = %5, %3, %1
%17 = phi i32 [ 1, %1 ], [ 0, %3 ], [ %13, %5 ]
ret i32 %17
}