fac(int a) {
  int i, out = 1;
  for (i = a; i >= 1; i--)
    out = out * i;
  return (out);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<fac>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
movl   $0x1,-0xc(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x8(%rbp)
jl     1136 <fac+0x36>
mov    -0xc(%rbp),%eax
imul   -0x8(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    1114 <fac+0x14>
mov    -0xc(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fac>:
mov    $0x1,%eax
test   %edi,%edi
jle    133d <fac+0x23d>
cmp    $0x8,%edi
jb     1330 <fac+0x230>
mov    %edi,%ecx
and    $0xfffffff8,%ecx
movd   %edi,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm6
paddd  0xed4(%rip),%xmm6
lea    -0x8(%rcx),%esi
mov    %esi,%edx
shr    $0x3,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x18,%esi
jae    1152 <fac+0x52>
movdqa 0xec7(%rip),%xmm1
movdqa %xmm1,%xmm2
jmp    1281 <fac+0x181>
and    $0xfffffffc,%edx
movdqa 0xeb3(%rip),%xmm1
movdqa 0xeca(%rip),%xmm9
movdqa 0xed1(%rip),%xmm10
movdqa 0xed8(%rip),%xmm11
movdqa 0xedf(%rip),%xmm12
movdqa 0xee6(%rip),%xmm13
movdqa 0xeed(%rip),%xmm14
movdqa 0xef4(%rip),%xmm15
movdqa %xmm1,%xmm2
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,%edx
jne    11a0 <fac+0xa0>
test   %eax,%eax
je     12f1 <fac+0x1f1>
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,%eax
jne    12a0 <fac+0x1a0>
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,%eax
cmp    %edi,%ecx
je     133d <fac+0x23d>
and    $0x7,%edi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
imul   %edi,%eax
lea    -0x1(%rdi),%ecx
cmp    $0x1,%edi
mov    %ecx,%edi
ja     1330 <fac+0x230>
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @fac(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
store i32 1, i32* %4
%5 = load i32, i32* %2
store i32 %5, i32* %3
br label %6
6: ; preds = %13, %1
%7 = load i32, i32* %3
%8 = icmp sge i32 %7, 1
br i1 %8, label %9, label %16
9: ; preds = %6
%10 = load i32, i32* %4
%11 = load i32, i32* %3
%12 = mul nsw i32 %10, %11
store i32 %12, i32* %4
br label %13
13: ; preds = %9
%14 = load i32, i32* %3
%15 = add nsw i32 %14, -1
store i32 %15, i32* %3
br label %6
16: ; preds = %6
%17 = load i32, i32* %4
ret i32 %17
}

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