int mod_pow(int base, int exponent, int modulus) {
  if (modulus == 1)
    return 0;
  int result = 1;
  base = base % modulus;
  while (exponent > 0) {
    if (exponent % 2 == 1)
      result = (result * base) % modulus;
    exponent = exponent >> 1;
    base = (base * base) % modulus;
  }
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mod_pow>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
cmpl   $0x1,-0x10(%rbp)
jne    1123 <mod_pow+0x23>
movl   $0x0,-0x4(%rbp)
jmp    1182 <mod_pow+0x82>
movl   $0x1,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x8(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xc(%rbp)
jle    117c <mod_pow+0x7c>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x1,%edx
jne    1160 <mod_pow+0x60>
mov    -0x14(%rbp),%eax
imul   -0x8(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
sar    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%eax
imul   -0x8(%rbp),%eax
cltd
idivl  -0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x8(%rbp)
jmp    1134 <mod_pow+0x34>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mod_pow>:
xor    %ecx,%ecx
cmp    $0x1,%edx
jne    110a <mod_pow+0xa>
mov    %ecx,%eax
ret
test   %esi,%esi
jle    1149 <mod_pow+0x49>
mov    %edx,%r8d
mov    $0x1,%ecx
jmp    112e <mod_pow+0x2e>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %esi,%eax
shr    %eax
imul   %edi,%edi
cmp    $0x1,%esi
mov    %eax,%esi
jbe    1107 <mod_pow+0x7>
mov    %edi,%eax
cltd
idiv   %r8d
mov    %edx,%edi
test   $0x1,%sil
je     1120 <mod_pow+0x20>
imul   %edi,%ecx
mov    %ecx,%eax
cltd
idiv   %r8d
mov    %edx,%ecx
jmp    1120 <mod_pow+0x20>
mov    $0x1,%eax
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @mod_pow(i32 %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i32 %0, i32* %5
store i32 %1, i32* %6
store i32 %2, i32* %7
%9 = load i32, i32* %7
%10 = icmp eq i32 %9, 1
br i1 %10, label %11, label %12
11: ; preds = %3
store i32 0, i32* %4
br label %39
12: ; preds = %3
store i32 1, i32* %8
%13 = load i32, i32* %5
%14 = load i32, i32* %7
%15 = srem i32 %13, %14
store i32 %15, i32* %5
br label %16
16: ; preds = %29, %12
%17 = load i32, i32* %6
%18 = icmp sgt i32 %17, 0
br i1 %18, label %19, label %37
19: ; preds = %16
%20 = load i32, i32* %6
%21 = srem i32 %20, 2
%22 = icmp eq i32 %21, 1
br i1 %22, label %23, label %29
23: ; preds = %19
%24 = load i32, i32* %8
%25 = load i32, i32* %5
%26 = mul nsw i32 %24, %25
%27 = load i32, i32* %7
%28 = srem i32 %26, %27
store i32 %28, i32* %8
br label %29
29: ; preds = %23, %19
%30 = load i32, i32* %6
%31 = ashr i32 %30, 1
store i32 %31, i32* %6
%32 = load i32, i32* %5
%33 = load i32, i32* %5
%34 = mul nsw i32 %32, %33
%35 = load i32, i32* %7
%36 = srem i32 %34, %35
store i32 %36, i32* %5
br label %16
37: ; preds = %16
%38 = load i32, i32* %8
store i32 %38, i32* %4
br label %39
39: ; preds = %37, %11
%40 = load i32, i32* %4
ret i32 %40
}

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