unsigned powmod(unsigned a, unsigned long n, unsigned long mod) {
  unsigned long b = 1;
  unsigned long c = a;
  while (n) {
    if (n % 2)
      b = (b * c) % mod;
    c = (c * c) % mod;
    n /= 2;
  }
  return b;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<powmod>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movq   $0x1,-0x20(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
je     1176 <powmod+0x76>
mov    -0x10(%rbp),%rax
and    $0x1,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1150 <powmod+0x50>
mov    -0x20(%rbp),%rax
imul   -0x28(%rbp),%rax
xor    %ecx,%ecx
mov    %ecx,%edx
divq   -0x18(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
imul   -0x28(%rbp),%rax
xor    %ecx,%ecx
mov    %ecx,%edx
divq   -0x18(%rbp)
mov    %rdx,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
shr    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    111e <powmod+0x1e>
mov    -0x20(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<powmod>:
test   %rsi,%rsi
je     118e <powmod+0x8e>
mov    %rdx,%rcx
mov    %edi,%edi
mov    $0x1,%r8d
jmp    1155 <powmod+0x55>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r8,%rax
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rdx,%r8
imul   %rdi,%rdi
mov    %rdi,%rax
or     %rcx,%rax
shr    $0x20,%rax
je     1180 <powmod+0x80>
mov    %rdi,%rax
xor    %edx,%edx
div    %rcx
mov    %rdx,%rdi
mov    %rsi,%rax
shr    %rax
cmp    $0x1,%rsi
mov    %rax,%rsi
jbe    118a <powmod+0x8a>
test   $0x1,%sil
je     112b <powmod+0x2b>
imul   %rdi,%r8
mov    %r8,%rax
or     %rcx,%rax
shr    $0x20,%rax
jne    1120 <powmod+0x20>
mov    %r8d,%eax
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %edx,%r8d
jmp    112b <powmod+0x2b>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edi,%eax
xor    %edx,%edx
div    %ecx
mov    %edx,%edi
jmp    1146 <powmod+0x46>
mov    %r8d,%eax
ret
mov    $0x1,%r8d
mov    %r8d,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @powmod(i32 %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
store i32 %0, i32* %4
store i64 %1, i64* %5
store i64 %2, i64* %6
store i64 1, i64* %7
%9 = load i32, i32* %4
%10 = zext i32 %9 to i64
store i64 %10, i64* %8
br label %11
11: ; preds = %24, %3
%12 = load i64, i64* %5
%13 = icmp ne i64 %12, 0
br i1 %13, label %14, label %32
14: ; preds = %11
%15 = load i64, i64* %5
%16 = urem i64 %15, 2
%17 = icmp ne i64 %16, 0
br i1 %17, label %18, label %24
18: ; preds = %14
%19 = load i64, i64* %7
%20 = load i64, i64* %8
%21 = mul i64 %19, %20
%22 = load i64, i64* %6
%23 = urem i64 %21, %22
store i64 %23, i64* %7
br label %24
24: ; preds = %18, %14
%25 = load i64, i64* %8
%26 = load i64, i64* %8
%27 = mul i64 %25, %26
%28 = load i64, i64* %6
%29 = urem i64 %27, %28
store i64 %29, i64* %8
%30 = load i64, i64* %5
%31 = udiv i64 %30, 2
store i64 %31, i64* %5
br label %11
32: ; preds = %11
%33 = load i64, i64* %7
%34 = trunc i64 %33 to i32
ret i32 %34
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @powmod(i32 %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = icmp eq i64 %1, 0
br i1 %4, label %22, label %5
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %0 to i64
br label %7
7: ; preds = %5, %16
%8 = phi i64 [ %19, %16 ], [ %6, %5 ]
%9 = phi i64 [ %17, %16 ], [ 1, %5 ]
%10 = phi i64 [ %20, %16 ], [ %1, %5 ]
%11 = and i64 %10, 1
%12 = icmp eq i64 %11, 0
br i1 %12, label %16, label %13
13: ; preds = %7
%14 = mul i64 %8, %9
%15 = urem i64 %14, %2
br label %16
16: ; preds = %13, %7
%17 = phi i64 [ %15, %13 ], [ %9, %7 ]
%18 = mul i64 %8, %8
%19 = urem i64 %18, %2
%20 = lshr i64 %10, 1
%21 = icmp ult i64 %10, 2
br i1 %21, label %22, label %7
22: ; preds = %16, %3
%23 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %17, %16 ]
%24 = trunc i64 %23 to i32
ret i32 %24
}