int f_nonrecursive(int n) {
  int stack[20], flag[20], cp;
  cp = 0;
  stack[0] = n;
  flag[0] = 0;
  while (cp >= 0) {
    switch (flag[cp]) {
    case 0:
      if (stack[cp] >= 2) {
        flag[cp] = 1;
        cp++;
        stack[cp] = (int)(stack[cp - 1] / 2);
        flag[cp] = 0;
      } else {
        stack[cp] += 1;
        flag[cp] = 2;
      }
      break;
    case 1:
      if (stack[cp] >= 2) {
        flag[cp] = 2;
        cp += 2;
        stack[cp] = (int)(stack[cp - 2] / 4);
        flag[cp] = 1;
      } else {
        stack[cp] += 1;
        flag[cp] = 2;
      }
      break;
    case 2:
      if (flag[cp - 1] == 2) {
        stack[cp - 2] = stack[cp] * stack[cp - 1];
        flag[cp - 2] = 2;
        cp = cp - 2;
      } else
        cp--;
      break;
    }
  }
  return stack[0];
}


x86 assembly (clang, -O0):
<f_nonrecursive>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x40,%rsp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
movl   $0x0,-0xb4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x60(%rbp)
movl   $0x0,-0xb0(%rbp)
cmpl   $0x0,-0xb4(%rbp)
jl     132f <f_nonrecursive+0x22f>
movslq -0xb4(%rbp),%rax
mov    -0xb0(%rbp,%rax,4),%eax
mov    %eax,-0xb8(%rbp)
test   %eax,%eax
je     117b <f_nonrecursive+0x7b>
jmp    1153 <f_nonrecursive+0x53>
mov    -0xb8(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
je     1212 <f_nonrecursive+0x112>
jmp    1167 <f_nonrecursive+0x67>
mov    -0xb8(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
je     12a9 <f_nonrecursive+0x1a9>
jmp    132a <f_nonrecursive+0x22a>
movslq -0xb4(%rbp),%rax
cmpl   $0x2,-0x60(%rbp,%rax,4)
jl     11e9 <f_nonrecursive+0xe9>
movslq -0xb4(%rbp),%rax
movl   $0x1,-0xb0(%rbp,%rax,4)
mov    -0xb4(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xb4(%rbp)
mov    -0xb4(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
mov    -0x60(%rbp,%rax,4),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
movslq -0xb4(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x60(%rbp,%rax,4)
movslq -0xb4(%rbp),%rax
movl   $0x0,-0xb0(%rbp,%rax,4)
jmp    120d <f_nonrecursive+0x10d>
movslq -0xb4(%rbp),%rax
mov    -0x60(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x60(%rbp,%rax,4)
movslq -0xb4(%rbp),%rax
movl   $0x2,-0xb0(%rbp,%rax,4)
jmp    132a <f_nonrecursive+0x22a>
movslq -0xb4(%rbp),%rax
cmpl   $0x2,-0x60(%rbp,%rax,4)
jl     1280 <f_nonrecursive+0x180>
movslq -0xb4(%rbp),%rax
movl   $0x2,-0xb0(%rbp,%rax,4)
mov    -0xb4(%rbp),%eax
add    $0x2,%eax
mov    %eax,-0xb4(%rbp)
mov    -0xb4(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
cltq
mov    -0x60(%rbp,%rax,4),%eax
mov    $0x4,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    %eax,%ecx
movslq -0xb4(%rbp),%rax
mov    %ecx,-0x60(%rbp,%rax,4)
movslq -0xb4(%rbp),%rax
movl   $0x1,-0xb0(%rbp,%rax,4)
jmp    12a4 <f_nonrecursive+0x1a4>
movslq -0xb4(%rbp),%rax
mov    -0x60(%rbp,%rax,4),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x60(%rbp,%rax,4)
movslq -0xb4(%rbp),%rax
movl   $0x2,-0xb0(%rbp,%rax,4)
jmp    132a <f_nonrecursive+0x22a>
mov    -0xb4(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
cmpl   $0x2,-0xb0(%rbp,%rax,4)
02
jne    1316 <f_nonrecursive+0x216>
movslq -0xb4(%rbp),%rax
mov    -0x60(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    -0xb4(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
cltq
imul   -0x60(%rbp,%rax,4),%ecx
mov    -0xb4(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
cltq
mov    %ecx,-0x60(%rbp,%rax,4)
mov    -0xb4(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
cltq
movl   $0x2,-0xb0(%rbp,%rax,4)
mov    -0xb4(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
mov    %eax,-0xb4(%rbp)
jmp    1325 <f_nonrecursive+0x225>
mov    -0xb4(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0xb4(%rbp)
jmp    132a <f_nonrecursive+0x22a>
jmp    1125 <f_nonrecursive+0x25>
mov    -0x60(%rbp),%eax
add    $0x40,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<f_nonrecursive>:
sub    $0x28,%rsp
mov    %edi,-0x80(%rsp)
movl   $0x0,-0x30(%rsp)
xor    %edx,%edx
xor    %eax,%eax
jmp    1135 <f_nonrecursive+0x35>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x80(%rsp,%rcx,4)
movl   $0x2,-0x30(%rsp,%rcx,4)
mov    %eax,%ecx
mov    -0x30(%rsp,%rcx,4),%edx
mov    %eax,%ecx
cmp    $0x2,%edx
je     11a0 <f_nonrecursive+0xa0>
cmp    $0x1,%edx
je     1170 <f_nonrecursive+0x70>
test   %edx,%edx
jne    112f <f_nonrecursive+0x2f>
mov    -0x80(%rsp,%rcx,4),%edx
cmp    $0x2,%edx
jl     1120 <f_nonrecursive+0x20>
movl   $0x1,-0x30(%rsp,%rcx,4)
add    $0x1,%eax
shr    %edx
mov    %edx,-0x7c(%rsp,%rcx,4)
movl   $0x0,-0x2c(%rsp,%rcx,4)
jmp    112f <f_nonrecursive+0x2f>
nopl   0x0(%rax)
mov    -0x80(%rsp,%rcx,4),%edx
cmp    $0x2,%edx
jl     1120 <f_nonrecursive+0x20>
movl   $0x2,-0x30(%rsp,%rcx,4)
add    $0x2,%eax
shr    $0x2,%edx
mov    %edx,-0x78(%rsp,%rcx,4)
movl   $0x1,-0x28(%rsp,%rcx,4)
jmp    112f <f_nonrecursive+0x2f>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movslq %eax,%rdx
cmpl   $0x2,-0x34(%rsp,%rdx,4)
jne    11d3 <f_nonrecursive+0xd3>
lea    -0x1(%rdx),%rsi
mov    -0x80(%rsp,%rsi,4),%esi
imul   -0x80(%rsp,%rcx,4),%esi
add    $0xfffffffe,%eax
mov    %esi,-0x88(%rsp,%rdx,4)
movl   $0x2,-0x38(%rsp,%rdx,4)
test   %eax,%eax
jns    112f <f_nonrecursive+0x2f>
jmp    11de <f_nonrecursive+0xde>
add    $0xffffffff,%eax
test   %eax,%eax
jns    112f <f_nonrecursive+0x2f>
mov    -0x80(%rsp),%eax
add    $0x28,%rsp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @f_nonrecursive(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca [20 x i32]
%4 = alloca [20 x i32]
%5 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
store i32 0, i32* %5
%6 = load i32, i32* %2
%7 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 0
store i32 %6, i32* %7
%8 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %4, i64 0, i64 0
store i32 0, i32* %8
br label %9
9: ; preds = %117, %1
%10 = load i32, i32* %5
%11 = icmp sge i32 %10, 0
br i1 %11, label %12, label %118
12: ; preds = %9
%13 = load i32, i32* %5
%14 = sext i32 %13 to i64
%15 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %4, i64 0, i64 %14
%16 = load i32, i32* %15
switch i32 %16, label %117 [
i32 0, label %17
i32 1, label %51
i32 2, label %85
]
17: ; preds = %12
%18 = load i32, i32* %5
%19 = sext i32 %18 to i64
%20 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %19
%21 = load i32, i32* %20
%22 = icmp sge i32 %21, 2
br i1 %22, label %23, label %41
23: ; preds = %17
%24 = load i32, i32* %5
%25 = sext i32 %24 to i64
%26 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %4, i64 0, i64 %25
store i32 1, i32* %26
%27 = load i32, i32* %5
%28 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %28, i32* %5
%29 = load i32, i32* %5
%30 = sub nsw i32 %29, 1
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %31
%33 = load i32, i32* %32
%34 = sdiv i32 %33, 2
%35 = load i32, i32* %5
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %36
store i32 %34, i32* %37
%38 = load i32, i32* %5
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %4, i64 0, i64 %39
store i32 0, i32* %40
br label %50
41: ; preds = %17
%42 = load i32, i32* %5
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %43
%45 = load i32, i32* %44
%46 = add nsw i32 %45, 1
store i32 %46, i32* %44
%47 = load i32, i32* %5
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %4, i64 0, i64 %48
store i32 2, i32* %49
br label %50
50: ; preds = %41, %23
br label %117
51: ; preds = %12
%52 = load i32, i32* %5
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %53
%55 = load i32, i32* %54
%56 = icmp sge i32 %55, 2
br i1 %56, label %57, label %75
57: ; preds = %51
%58 = load i32, i32* %5
%59 = sext i32 %58 to i64
%60 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %4, i64 0, i64 %59
store i32 2, i32* %60
%61 = load i32, i32* %5
%62 = add nsw i32 %61, 2
store i32 %62, i32* %5
%63 = load i32, i32* %5
%64 = sub nsw i32 %63, 2
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %65
%67 = load i32, i32* %66
%68 = sdiv i32 %67, 4
%69 = load i32, i32* %5
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %70
store i32 %68, i32* %71
%72 = load i32, i32* %5
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %4, i64 0, i64 %73
store i32 1, i32* %74
br label %84
75: ; preds = %51
%76 = load i32, i32* %5
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %77
%79 = load i32, i32* %78
%80 = add nsw i32 %79, 1
store i32 %80, i32* %78
%81 = load i32, i32* %5
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %4, i64 0, i64 %82
store i32 2, i32* %83
br label %84
84: ; preds = %75, %57
br label %117
85: ; preds = %12
%86 = load i32, i32* %5
%87 = sub nsw i32 %86, 1
%88 = sext i32 %87 to i64
%89 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %4, i64 0, i64 %88
%90 = load i32, i32* %89
%91 = icmp eq i32 %90, 2
br i1 %91, label %92, label %113
92: ; preds = %85
%93 = load i32, i32* %5
%94 = sext i32 %93 to i64
%95 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %94
%96 = load i32, i32* %95
%97 = load i32, i32* %5
%98 = sub nsw i32 %97, 1
%99 = sext i32 %98 to i64
%100 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %99
%101 = load i32, i32* %100
%102 = mul nsw i32 %96, %101
%103 = load i32, i32* %5
%104 = sub nsw i32 %103, 2
%105 = sext i32 %104 to i64
%106 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %105
store i32 %102, i32* %106
%107 = load i32, i32* %5
%108 = sub nsw i32 %107, 2
%109 = sext i32 %108 to i64
%110 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %4, i64 0, i64 %109
store i32 2, i32* %110
%111 = load i32, i32* %5
%112 = sub nsw i32 %111, 2
store i32 %112, i32* %5
br label %116
113: ; preds = %85
%114 = load i32, i32* %5
%115 = add nsw i32 %114, -1
store i32 %115, i32* %5
br label %116
116: ; preds = %113, %92
br label %117
117: ; preds = %12, %116, %84, %50
br label %9
118: ; preds = %9
%119 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 0
%120 = load i32, i32* %119
ret i32 %120
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @f_nonrecursive(i32 %0) {
%2 = alloca [20 x i32]
%3 = alloca [20 x i32]
%4 = bitcast [20 x i32]* %2 to i8*
%5 = bitcast [20 x i32]* %3 to i8*
%6 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %2, i64 0, i64 0
store i32 %0, i32* %6
%7 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 0
store i32 0, i32* %7
br label %8
8: ; preds = %56, %1
%9 = phi i32 [ 0, %1 ], [ %60, %56 ]
%10 = phi i32 [ 0, %1 ], [ %57, %56 ]
%11 = zext i32 %10 to i64
%12 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %11
switch i32 %9, label %56 [
i32 0, label %13
i32 1, label %25
i32 2, label %37
]
13: ; preds = %8
%14 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %2, i64 0, i64 %11
%15 = load i32, i32* %14
%16 = icmp sgt i32 %15, 1
br i1 %16, label %17, label %23
17: ; preds = %13
store i32 1, i32* %12
%18 = add nuw nsw i32 %10, 1
%19 = lshr i32 %15, 1
%20 = zext i32 %18 to i64
%21 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %2, i64 0, i64 %20
store i32 %19, i32* %21
%22 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %20
store i32 0, i32* %22
br label %56
23: ; preds = %13
%24 = add nsw i32 %15, 1
store i32 %24, i32* %14
store i32 2, i32* %12
br label %56
25: ; preds = %8
%26 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %2, i64 0, i64 %11
%27 = load i32, i32* %26
%28 = icmp sgt i32 %27, 1
br i1 %28, label %29, label %35
29: ; preds = %25
store i32 2, i32* %12
%30 = add nuw nsw i32 %10, 2
%31 = lshr i32 %27, 2
%32 = zext i32 %30 to i64
%33 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %2, i64 0, i64 %32
store i32 %31, i32* %33
%34 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %32
store i32 1, i32* %34
br label %56
35: ; preds = %25
%36 = add nsw i32 %27, 1
store i32 %36, i32* %26
store i32 2, i32* %12
br label %56
37: ; preds = %8
%38 = add nsw i32 %10, -1
%39 = sext i32 %38 to i64
%40 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %39
%41 = load i32, i32* %40
%42 = icmp eq i32 %41, 2
br i1 %42, label %43, label %53
43: ; preds = %37
%44 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %2, i64 0, i64 %11
%45 = load i32, i32* %44
%46 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %2, i64 0, i64 %39
%47 = load i32, i32* %46
%48 = mul nsw i32 %47, %45
%49 = add nsw i32 %10, -2
%50 = sext i32 %49 to i64
%51 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %2, i64 0, i64 %50
store i32 %48, i32* %51
%52 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %50
store i32 2, i32* %52
br label %53
53: ; preds = %37, %43
%54 = phi i32 [ %49, %43 ], [ %38, %37 ]
%55 = icmp sgt i32 %54, -1
br i1 %55, label %56, label %61
56: ; preds = %23, %17, %35, %29, %8, %53
%57 = phi i32 [ %54, %53 ], [ %10, %23 ], [ %18, %17 ], [ %10, %35 ], [ %30, %29 ], [ %10, %8 ]
%58 = zext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds [20 x i32], [20 x i32]* %3, i64 0, i64 %58
%60 = load i32, i32* %59
br label %8
61: ; preds = %53
%62 = load i32, i32* %6
ret i32 %62
}