int mult(unsigned int plaintext, unsigned int key, unsigned int n) {
  unsigned long int k = 1;
  int j;
  for (j = 1; j <= key; j++)
    k = (k * plaintext) % n;
  return (unsigned int)k;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mult>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %edx,-0xc(%rbp)
movq   $0x1,-0x18(%rbp)
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
ja     114d <mult+0x4d>
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x4(%rbp),%ecx
imul   %rcx,%rax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    111c <mult+0x1c>
mov    -0x18(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mult>:
test   %esi,%esi
je     1120 <mult+0x20>
mov    %edi,%r8d
mov    %edx,%edi
lea    -0x1(%rsi),%eax
mov    %esi,%ecx
and    $0x3,%ecx
cmp    $0x3,%eax
jae    1126 <mult+0x26>
mov    $0x1,%eax
jmp    11c6 <mult+0xc6>
mov    $0x1,%eax
ret
and    $0xfffffffc,%esi
mov    $0x1,%eax
jmp    1141 <mult+0x41>
xor    %edx,%edx
div    %rdi
mov    %rdx,%rax
add    $0xfffffffc,%esi
je     11c6 <mult+0xc6>
imul   %r8,%rax
mov    %rax,%rdx
shr    $0x20,%rdx
je     1160 <mult+0x60>
xor    %edx,%edx
div    %rdi
mov    %rdx,%rax
jmp    1166 <mult+0x66>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
xor    %edx,%edx
div    %edi
mov    %edx,%eax
imul   %r8,%rax
mov    %rax,%rdx
shr    $0x20,%rdx
je     1180 <mult+0x80>
xor    %edx,%edx
div    %rdi
mov    %rdx,%rax
jmp    1186 <mult+0x86>
nopl   (%rax)
xor    %edx,%edx
div    %edi
mov    %edx,%eax
imul   %r8,%rax
mov    %rax,%rdx
shr    $0x20,%rdx
je     11a0 <mult+0xa0>
xor    %edx,%edx
div    %rdi
mov    %rdx,%rax
jmp    11a6 <mult+0xa6>
nopl   (%rax)
xor    %edx,%edx
div    %edi
mov    %edx,%eax
imul   %r8,%rax
mov    %rax,%rdx
shr    $0x20,%rdx
jne    1130 <mult+0x30>
xor    %edx,%edx
div    %edi
mov    %edx,%eax
add    $0xfffffffc,%esi
jne    1141 <mult+0x41>
test   %ecx,%ecx
jne    11dd <mult+0xdd>
jmp    11f5 <mult+0xf5>
nopl   0x0(%rax)
xor    %edx,%edx
div    %rdi
mov    %rdx,%rax
add    $0xffffffff,%ecx
je     11f5 <mult+0xf5>
imul   %r8,%rax
mov    %rax,%rdx
shr    $0x20,%rdx
jne    11d0 <mult+0xd0>
xor    %edx,%edx
div    %edi
mov    %edx,%eax
add    $0xffffffff,%ecx
jne    11dd <mult+0xdd>
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @mult(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i64
%8 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
store i64 1, i64* %7
store i32 1, i32* %8
br label %9
9: ; preds = %21, %3
%10 = load i32, i32* %8
%11 = load i32, i32* %5
%12 = icmp ule i32 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %24
13: ; preds = %9
%14 = load i64, i64* %7
%15 = load i32, i32* %4
%16 = zext i32 %15 to i64
%17 = mul i64 %14, %16
%18 = load i32, i32* %6
%19 = zext i32 %18 to i64
%20 = urem i64 %17, %19
store i64 %20, i64* %7
br label %21
21: ; preds = %13
%22 = load i32, i32* %8
%23 = add nsw i32 %22, 1
store i32 %23, i32* %8
br label %9
24: ; preds = %9
%25 = load i64, i64* %7
%26 = trunc i64 %25 to i32
ret i32 %26
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @mult(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = icmp eq i32 %1, 0
br i1 %4, label %40, label %5
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %0 to i64
%7 = zext i32 %2 to i64
%8 = add i32 %1, -1
%9 = and i32 %1, 3
%10 = icmp ult i32 %8, 3
br i1 %10, label %26, label %11
11: ; preds = %5
%12 = and i32 %1, -4
br label %13
13: ; preds = %13, %11
%14 = phi i64 [ 1, %11 ], [ %23, %13 ]
%15 = phi i32 [ 0, %11 ], [ %24, %13 ]
%16 = mul i64 %14, %6
%17 = urem i64 %16, %7
%18 = mul nuw i64 %17, %6
%19 = urem i64 %18, %7
%20 = mul nuw i64 %19, %6
%21 = urem i64 %20, %7
%22 = mul nuw i64 %21, %6
%23 = urem i64 %22, %7
%24 = add i32 %15, 4
%25 = icmp eq i32 %24, %12
br i1 %25, label %26, label %13
26: ; preds = %13, %5
%27 = phi i64 [ undef, %5 ], [ %23, %13 ]
%28 = phi i64 [ 1, %5 ], [ %23, %13 ]
%29 = icmp eq i32 %9, 0
br i1 %29, label %37, label %30
30: ; preds = %26, %30
%31 = phi i64 [ %34, %30 ], [ %28, %26 ]
%32 = phi i32 [ %35, %30 ], [ 0, %26 ]
%33 = mul i64 %31, %6
%34 = urem i64 %33, %7
%35 = add i32 %32, 1
%36 = icmp eq i32 %35, %9
br i1 %36, label %37, label %30
37: ; preds = %30, %26
%38 = phi i64 [ %27, %26 ], [ %34, %30 ]
%39 = trunc i64 %38 to i32
br label %40
40: ; preds = %37, %3
%41 = phi i32 [ 1, %3 ], [ %39, %37 ]
ret i32 %41
}