unsigned long long factorial(unsigned long long x) {
  if (x == 0)
    return 1;
  return x * factorial(x - 1);
}


x86 assembly (clang, -O0):
<factorial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
jne    1134 <factorial+0x24>
movq   $0x1,-0x8(%rbp)
jmp    1158 <factorial+0x48>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
sub    $0x1,%rdi
call   1030 <factorial@plt>
mov    %rax,%rcx
mov    -0x18(%rbp),%rax
imul   %rcx,%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<factorial>:
test   %rdi,%rdi
je     1129 <factorial+0x29>
lea    -0x1(%rdi),%rax
mov    %edi,%r9d
and    $0x7,%r9d
cmp    $0x7,%rax
jae    112f <factorial+0x2f>
mov    $0x1,%eax
test   %r9,%r9
jne    11b0 <factorial+0xb0>
jmp    11be <factorial+0xbe>
mov    $0x1,%eax
ret
mov    %rdi,%r8
and    $0xfffffffffffffff8,%r8
neg    %r8
mov    $0x1,%eax
xor    %esi,%esi
lea    (%rdi,%rsi,1),%rdx
imul   %rax,%rdx
lea    (%rdi,%rsi,1),%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rax
lea    (%rdi,%rsi,1),%rcx
add    $0xfffffffffffffffe,%rcx
imul   %rax,%rcx
imul   %rdx,%rcx
lea    (%rdi,%rsi,1),%rdx
add    $0xfffffffffffffffd,%rdx
lea    (%rdi,%rsi,1),%rax
add    $0xfffffffffffffffc,%rax
imul   %rdx,%rax
lea    (%rdi,%rsi,1),%rdx
add    $0xfffffffffffffffb,%rdx
imul   %rax,%rdx
imul   %rcx,%rdx
lea    (%rdi,%rsi,1),%rcx
add    $0xfffffffffffffffa,%rcx
lea    (%rdi,%rsi,1),%rax
add    $0xfffffffffffffff9,%rax
imul   %rcx,%rax
imul   %rdx,%rax
add    $0xfffffffffffffff8,%rsi
cmp    %rsi,%r8
jne    1140 <factorial+0x40>
add    %rsi,%rdi
test   %r9,%r9
je     11be <factorial+0xbe>
nopl   (%rax)
imul   %rdi,%rax
add    $0xffffffffffffffff,%rdi
add    $0xffffffffffffffff,%r9
jne    11b0 <factorial+0xb0>
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i64 @factorial(i64 %0) {
%2 = icmp eq i64 %0, 0
br i1 %2, label %44, label %3
3: ; preds = %1
%4 = add i64 %0, -1
%5 = and i64 %0, 7
%6 = icmp ult i64 %4, 7
br i1 %6, label %31, label %7
7: ; preds = %3
%8 = and i64 %0, -8
br label %9
9: ; preds = %9, %7
%10 = phi i64 [ %0, %7 ], [ %27, %9 ]
%11 = phi i64 [ 1, %7 ], [ %28, %9 ]
%12 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %29, %9 ]
%13 = add i64 %10, -1
%14 = mul i64 %10, %11
%15 = add i64 %10, -2
%16 = mul i64 %13, %14
%17 = add i64 %10, -3
%18 = mul i64 %15, %16
%19 = add i64 %10, -4
%20 = mul i64 %17, %18
%21 = add i64 %10, -5
%22 = mul i64 %19, %20
%23 = add i64 %10, -6
%24 = mul i64 %21, %22
%25 = add i64 %10, -7
%26 = mul i64 %23, %24
%27 = add i64 %10, -8
%28 = mul i64 %25, %26
%29 = add i64 %12, 8
%30 = icmp eq i64 %29, %8
br i1 %30, label %31, label %9
31: ; preds = %9, %3
%32 = phi i64 [ undef, %3 ], [ %28, %9 ]
%33 = phi i64 [ %0, %3 ], [ %27, %9 ]
%34 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %28, %9 ]
%35 = icmp eq i64 %5, 0
br i1 %35, label %44, label %36
36: ; preds = %31, %36
%37 = phi i64 [ %40, %36 ], [ %33, %31 ]
%38 = phi i64 [ %41, %36 ], [ %34, %31 ]
%39 = phi i64 [ %42, %36 ], [ 0, %31 ]
%40 = add i64 %37, -1
%41 = mul i64 %37, %38
%42 = add i64 %39, 1
%43 = icmp eq i64 %42, %5
br i1 %43, label %44, label %36
44: ; preds = %31, %36, %1
%45 = phi i64 [ 1, %1 ], [ %32, %31 ], [ %41, %36 ]
ret i64 %45
}