int fac(int i) { return i > 2 ? i * fac(i - 1) : i; }


x86 assembly (clang, -O0):
<fac>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x10,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
cmpl   $0x2,-0x4(%rbp)
jle    1146 <fac+0x36>
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%edi
sub    $0x1,%edi
call   1030 <fac@plt>
mov    %eax,%ecx
mov    -0xc(%rbp),%eax
imul   %ecx,%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
jmp    114c <fac+0x3c>
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
add    $0x10,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fac>:
mov    $0x1,%eax
cmp    $0x3,%edi
jl     1164 <fac+0x64>
xor    %eax,%eax
mov    %edi,%ecx
sub    $0x3,%ecx
cmovb  %eax,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    $0x1,%eax
cmp    $0x8,%ecx
jb     1360 <fac+0x260>
mov    %ecx,%r8d
and    $0xfffffff8,%r8d
movd   %edi,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm6
paddd  0xec3(%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    1168 <fac+0x68>
movdqa 0xeb5(%rip),%xmm1
movdqa %xmm1,%xmm4
jmp    12a1 <fac+0x1a1>
imul   %edi,%eax
ret
and    $0xfffffffc,%esi
movdqa 0xe9d(%rip),%xmm1
movdqa 0xeb4(%rip),%xmm9
movdqa 0xebb(%rip),%xmm10
movdqa 0xec2(%rip),%xmm11
movdqa 0xec9(%rip),%xmm12
movdqa 0xed0(%rip),%xmm13
movdqa 0xed7(%rip),%xmm14
movdqa 0xede(%rip),%xmm15
movdqa %xmm1,%xmm4
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movdqa %xmm6,%xmm0
paddd  0xe54(%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    11c0 <fac+0xc0>
movdqa %xmm1,%xmm5
movdqa %xmm4,%xmm0
test   %eax,%eax
je     131d <fac+0x21d>
movdqa 0xd6b(%rip),%xmm2
movdqa 0xd73(%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    12c0 <fac+0x1c0>
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
mov    $0x2,%esi
cmp    %r8d,%ecx
je     1372 <fac+0x272>
sub    %r8d,%edi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
imul   %edi,%eax
lea    -0x1(%rdi),%ecx
cmp    $0x3,%edi
mov    %ecx,%edi
ja     1360 <fac+0x260>
mov    $0x2,%esi
imul   %esi,%eax
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i32 @fac(i32 %0) {
%2 = icmp sgt i32 %0, 2
br i1 %2, label %3, label %77
3: ; preds = %1
%4 = add i32 %0, 1
%5 = call i32 @llvm.umin.i32(i32 %0, i32 3)
%6 = sub i32 %4, %5
%7 = icmp ult i32 %6, 8
br i1 %7, label %68, label %8
8: ; preds = %3
%9 = and i32 %6, -8
%10 = sub i32 %0, %9
%11 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %0, i64 0
%12 = shufflevector <4 x i32> %11, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%13 = add <4 x i32> %12, <i32 0, i32 -1, i32 -2, i32 -3>
%14 = add i32 %9, -8
%15 = lshr exact i32 %14, 3
%16 = add nuw nsw i32 %15, 1
%17 = and i32 %16, 3
%18 = icmp ult i32 %14, 24
br i1 %18, label %44, label %19
19: ; preds = %8
%20 = and i32 %16, 1073741820
br label %21
21: ; preds = %21, %19
%22 = phi <4 x i32> [ %13, %19 ], [ %41, %21 ]
%23 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %19 ], [ %39, %21 ]
%24 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %19 ], [ %40, %21 ]
%25 = phi i32 [ 0, %19 ], [ %42, %21 ]
%26 = add <4 x i32> %22, <i32 -4, i32 -4, i32 -4, i32 -4>
%27 = mul <4 x i32> %22, %23
%28 = mul <4 x i32> %26, %24
%29 = add <4 x i32> %22, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%30 = add <4 x i32> %22, <i32 -12, i32 -12, i32 -12, i32 -12>
%31 = mul <4 x i32> %29, %27
%32 = mul <4 x i32> %30, %28
%33 = add <4 x i32> %22, <i32 -16, i32 -16, i32 -16, i32 -16>
%34 = add <4 x i32> %22, <i32 -20, i32 -20, i32 -20, i32 -20>
%35 = mul <4 x i32> %33, %31
%36 = mul <4 x i32> %34, %32
%37 = add <4 x i32> %22, <i32 -24, i32 -24, i32 -24, i32 -24>
%38 = add <4 x i32> %22, <i32 -28, i32 -28, i32 -28, i32 -28>
%39 = mul <4 x i32> %37, %35
%40 = mul <4 x i32> %38, %36
%41 = add <4 x i32> %22, <i32 -32, i32 -32, i32 -32, i32 -32>
%42 = add i32 %25, 4
%43 = icmp eq i32 %42, %20
br i1 %43, label %44, label %21
44: ; preds = %21, %8
%45 = phi <4 x i32> [ undef, %8 ], [ %39, %21 ]
%46 = phi <4 x i32> [ undef, %8 ], [ %40, %21 ]
%47 = phi <4 x i32> [ %13, %8 ], [ %41, %21 ]
%48 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %8 ], [ %39, %21 ]
%49 = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %8 ], [ %40, %21 ]
%50 = icmp eq i32 %17, 0
br i1 %50, label %62, label %51
51: ; preds = %44, %51
%52 = phi <4 x i32> [ %59, %51 ], [ %47, %44 ]
%53 = phi <4 x i32> [ %57, %51 ], [ %48, %44 ]
%54 = phi <4 x i32> [ %58, %51 ], [ %49, %44 ]
%55 = phi i32 [ %60, %51 ], [ 0, %44 ]
%56 = add <4 x i32> %52, <i32 -4, i32 -4, i32 -4, i32 -4>
%57 = mul <4 x i32> %52, %53
%58 = mul <4 x i32> %56, %54
%59 = add <4 x i32> %52, <i32 -8, i32 -8, i32 -8, i32 -8>
%60 = add i32 %55, 1
%61 = icmp eq i32 %60, %17
br i1 %61, label %62, label %51
62: ; preds = %51, %44
%63 = phi <4 x i32> [ %45, %44 ], [ %57, %51 ]
%64 = phi <4 x i32> [ %46, %44 ], [ %58, %51 ]
%65 = mul <4 x i32> %64, %63
%66 = call i32 @llvm.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> %65)
%67 = icmp eq i32 %6, %9
br i1 %67, label %77, label %68
68: ; preds = %3, %62
%69 = phi i32 [ %0, %3 ], [ %10, %62 ]
%70 = phi i32 [ 1, %3 ], [ %66, %62 ]
br label %71
71: ; preds = %68, %71
%72 = phi i32 [ %74, %71 ], [ %69, %68 ]
%73 = phi i32 [ %75, %71 ], [ %70, %68 ]
%74 = add nsw i32 %72, -1
%75 = mul nsw i32 %72, %73
%76 = icmp ugt i32 %72, 3
br i1 %76, label %71, label %77
77: ; preds = %71, %62, %1
%78 = phi i32 [ 1, %1 ], [ %66, %62 ], [ %75, %71 ]
%79 = phi i32 [ %0, %1 ], [ 2, %62 ], [ 2, %71 ]
%80 = mul nsw i32 %79, %78
ret i32 %80
}