int factorial(int val) { return val == 1 ? 1 : val * factorial(val - 1); }


x86 assembly (clang, -O0):
<factorial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x10,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x4(%rbp)
jne    1132 <factorial+0x22>
mov    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    114e <factorial+0x3e>
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edi
sub    $0x1,%edi
call   1030 <factorial@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0xc(%rbp),%eax
imul   %ecx,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x10,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<factorial>:
mov    $0x1,%eax
cmp    $0x1,%edi
je     135b <factorial+0x25b>
lea    -0x1(%rdi),%ecx
mov    $0x1,%eax
cmp    $0x8,%ecx
jb     1350 <factorial+0x250>
mov    %ecx,%r8d
and    $0xfffffff8,%r8d
movd   %edi,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm6
paddd  0xec9(%rip),%xmm6
lea    -0x8(%r8),%edx
mov    %edx,%esi
shr    $0x3,%esi
add    $0x1,%esi
mov    %esi,%eax
and    $0x3,%eax
cmp    $0x18,%edx
jae    115e <factorial+0x5e>
movdqa 0xebb(%rip),%xmm1
movdqa %xmm1,%xmm4
jmp    1291 <factorial+0x191>
and    $0xfffffffc,%esi
movdqa 0xea7(%rip),%xmm1
movdqa 0xebe(%rip),%xmm9
movdqa 0xec5(%rip),%xmm10
movdqa 0xecc(%rip),%xmm11
movdqa 0xed3(%rip),%xmm12
movdqa 0xeda(%rip),%xmm13
movdqa 0xee1(%rip),%xmm14
movdqa 0xee8(%rip),%xmm15
movdqa %xmm1,%xmm4
nopl   0x0(%rax)
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  0xe64(%rip),%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm6,%xmm7
pmuludq %xmm5,%xmm7
pmuludq %xmm6,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm2
pmuludq %xmm5,%xmm2
pmuludq %xmm4,%xmm0
movdqa %xmm6,%xmm4
paddd  %xmm9,%xmm4
movdqa %xmm6,%xmm5
paddd  %xmm10,%xmm5
pmuludq %xmm4,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm4
pmuludq %xmm7,%xmm4
pmuludq %xmm5,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm5
pmuludq %xmm2,%xmm5
movdqa %xmm6,%xmm2
paddd  %xmm11,%xmm2
movdqa %xmm6,%xmm7
paddd  %xmm12,%xmm7
pshufd $0xf5,%xmm2,%xmm3
pmuludq %xmm4,%xmm3
pmuludq %xmm1,%xmm2
pshufd $0xf5,%xmm7,%xmm8
pmuludq %xmm5,%xmm8
pmuludq %xmm0,%xmm7
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  %xmm13,%xmm0
movdqa %xmm6,%xmm5
paddd  %xmm14,%xmm5
pmuludq %xmm0,%xmm2
pshufd $0xe8,%xmm2,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm0
pmuludq %xmm3,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm1
pmuludq %xmm5,%xmm7
pshufd $0xe8,%xmm7,%xmm4
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm0
pmuludq %xmm8,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
punpckldq %xmm0,%xmm4
paddd  %xmm15,%xmm6
add    $0xfffffffc,%esi
jne    11b0 <factorial+0xb0>
movdqa %xmm1,%xmm5
movdqa %xmm4,%xmm0
test   %eax,%eax
je     130d <factorial+0x20d>
movdqa 0xd7b(%rip),%xmm2
movdqa 0xd83(%rip),%xmm3
nopl   (%rax)
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  %xmm2,%xmm0
movdqa %xmm6,%xmm5
pmuludq %xmm1,%xmm5
pshufd $0xe8,%xmm5,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm1,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm6,%xmm7
pmuludq %xmm1,%xmm7
pshufd $0xe8,%xmm7,%xmm1
punpckldq %xmm1,%xmm5
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm1
pmuludq %xmm4,%xmm0
pshufd $0xe8,%xmm0,%xmm0
pshufd $0xf5,%xmm4,%xmm4
pmuludq %xmm1,%xmm4
pshufd $0xe8,%xmm4,%xmm1
punpckldq %xmm1,%xmm0
paddd  %xmm3,%xmm6
movdqa %xmm5,%xmm1
movdqa %xmm0,%xmm4
add    $0xffffffff,%eax
jne    12b0 <factorial+0x1b0>
pshufd $0xf5,%xmm5,%xmm1
pshufd $0xf5,%xmm0,%xmm2
pmuludq %xmm1,%xmm2
pmuludq %xmm5,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
pmuludq %xmm0,%xmm1
pshufd $0xaa,%xmm2,%xmm0
pmuludq %xmm2,%xmm0
pmuludq %xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%eax
cmp    %r8d,%ecx
je     135b <factorial+0x25b>
sub    %r8d,%edi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
imul   %edi,%eax
add    $0xffffffff,%edi
cmp    $0x1,%edi
jne    1350 <factorial+0x250>
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @factorial(i32 %0) {
%2 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
%3 = load i32, i32* %2
%4 = icmp eq i32 %3, 1
br i1 %4, label %5, label %6
5: ; preds = %1
br label %12
6: ; preds = %1
%7 = load i32, i32* %2
%8 = load i32, i32* %2
%9 = sub nsw i32 %8, 1
%10 = call i32 @factorial(i32 %9)
%11 = mul nsw i32 %7, %10
br label %12
12: ; preds = %6, %5
%13 = phi i32 [ 1, %5 ], [ %11, %6 ]
ret i32 %13
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @factorial(i32 %0) {
%2 = icmp eq i32 %0, 1
br i1 %2, label %75, label %3
3: ; preds = %1
%4 = add i32 %0, -1
%5 = icmp ult i32 %4, 8
br i1 %5, label %66, label %6
6: ; preds = %3
%7 = and i32 %4, -8
%8 = sub i32 %0, %7
%9 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %0, i64 0
%10 = shufflevector <4 x i32> %9, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%11 = add <4 x i32> %10, <i32 0, i32 -1, i32 -2, i32 -3>
%12 = add i32 %7, -8
%13 = lshr exact i32 %12, 3
%14 = add nuw nsw i32 %13, 1
%15 = and i32 %14, 3
%16 = icmp ult i32 %12, 24
br i1 %16, label %42, label %17
17: ; preds = %6
%18 = and i32 %14, 1073741820
br label %19
19: ; preds = %19, %17
%20 = phi <4 x i32> [ %11, %17 ], [ %39, %19 ]
%21 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %17 ], [ %37, %19 ]
%22 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %17 ], [ %38, %19 ]
%23 = phi i32 [ 0, %17 ], [ %40, %19 ]
%24 = add <4 x i32> %20, <i32 -4, i32 -4, i32 -4, i32 -4>
%25 = mul <4 x i32> %20, %21
%26 = mul <4 x i32> %24, %22
%27 = add <4 x i32> %20, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%28 = add <4 x i32> %20, <i32 -12, i32 -12, i32 -12, i32 -12>
%29 = mul <4 x i32> %27, %25
%30 = mul <4 x i32> %28, %26
%31 = add <4 x i32> %20, <i32 -16, i32 -16, i32 -16, i32 -16>
%32 = add <4 x i32> %20, <i32 -20, i32 -20, i32 -20, i32 -20>
%33 = mul <4 x i32> %31, %29
%34 = mul <4 x i32> %32, %30
%35 = add <4 x i32> %20, <i32 -24, i32 -24, i32 -24, i32 -24>
%36 = add <4 x i32> %20, <i32 -28, i32 -28, i32 -28, i32 -28>
%37 = mul <4 x i32> %35, %33
%38 = mul <4 x i32> %36, %34
%39 = add <4 x i32> %20, <i32 -32, i32 -32, i32 -32, i32 -32>
%40 = add i32 %23, 4
%41 = icmp eq i32 %40, %18
br i1 %41, label %42, label %19
42: ; preds = %19, %6
%43 = phi <4 x i32> [ undef, %6 ], [ %37, %19 ]
%44 = phi <4 x i32> [ undef, %6 ], [ %38, %19 ]
%45 = phi <4 x i32> [ %11, %6 ], [ %39, %19 ]
%46 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %6 ], [ %37, %19 ]
%47 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %6 ], [ %38, %19 ]
%48 = icmp eq i32 %15, 0
br i1 %48, label %60, label %49
49: ; preds = %42, %49
%50 = phi <4 x i32> [ %57, %49 ], [ %45, %42 ]
%51 = phi <4 x i32> [ %55, %49 ], [ %46, %42 ]
%52 = phi <4 x i32> [ %56, %49 ], [ %47, %42 ]
%53 = phi i32 [ %58, %49 ], [ 0, %42 ]
%54 = add <4 x i32> %50, <i32 -4, i32 -4, i32 -4, i32 -4>
%55 = mul <4 x i32> %50, %51
%56 = mul <4 x i32> %54, %52
%57 = add <4 x i32> %50, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%58 = add i32 %53, 1
%59 = icmp eq i32 %58, %15
br i1 %59, label %60, label %49
60: ; preds = %49, %42
%61 = phi <4 x i32> [ %43, %42 ], [ %55, %49 ]
%62 = phi <4 x i32> [ %44, %42 ], [ %56, %49 ]
%63 = mul <4 x i32> %62, %61
%64 = call i32 @llvm.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> %63)
%65 = icmp eq i32 %4, %7
br i1 %65, label %75, label %66
66: ; preds = %3, %60
%67 = phi i32 [ %0, %3 ], [ %8, %60 ]
%68 = phi i32 [ 1, %3 ], [ %64, %60 ]
br label %69
69: ; preds = %66, %69
%70 = phi i32 [ %72, %69 ], [ %67, %66 ]
%71 = phi i32 [ %73, %69 ], [ %68, %66 ]
%72 = add nsw i32 %70, -1
%73 = mul nsw i32 %70, %71
%74 = icmp eq i32 %72, 1
br i1 %74, label %75, label %69
75: ; preds = %69, %60, %1
%76 = phi i32 [ 1, %1 ], [ %64, %60 ], [ %73, %69 ]
ret i32 %76
}