long long factorial(int n) {
  long long ans = 1;
  for (int i = 1; i <= n; i++) {
    ans *= i;
  }
  return ans;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<factorial>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
movq   $0x1,-0x10(%rbp)
movl   $0x1,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jg     113d <factorial+0x3d>
movslq -0x14(%rbp),%rax
imul   -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1116 <factorial+0x16>
mov    -0x10(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<factorial>:
test   %edi,%edi
jle    112f <factorial+0x2f>
mov    %edi,%r8d
lea    -0x1(%r8),%rax
mov    %r8d,%ecx
and    $0x7,%ecx
cmp    $0x7,%rax
jae    1135 <factorial+0x35>
mov    $0x1,%edx
mov    $0x1,%eax
test   %rcx,%rcx
jne    11b0 <factorial+0xb0>
jmp    11be <factorial+0xbe>
mov    $0x1,%eax
ret
and    $0xfffffff8,%r8d
neg    %r8
mov    $0x1,%eax
mov    $0x8,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
lea    -0x7(%rdx),%rdi
imul   %rax,%rdi
lea    -0x6(%rdx),%rax
lea    -0x5(%rdx),%rsi
imul   %rsi,%rax
imul   %rdi,%rax
lea    -0x4(%rdx),%rsi
lea    -0x3(%rdx),%rdi
imul   %rdi,%rsi
lea    -0x2(%rdx),%rdi
imul   %rsi,%rdi
imul   %rax,%rdi
lea    -0x1(%rdx),%rax
imul   %rdx,%rax
imul   %rdi,%rax
lea    (%r8,%rdx,1),%rsi
add    $0x8,%rsi
add    $0x8,%rdx
cmp    $0x8,%rsi
jne    1150 <factorial+0x50>
add    $0xfffffffffffffff9,%rdx
test   %rcx,%rcx
je     11be <factorial+0xbe>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
imul   %rdx,%rax
add    $0x1,%rdx
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
jne    11b0 <factorial+0xb0>
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @factorial(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i64
%4 = alloca i32
store i32 %0, i32* %2
store i64 1, i64* %3
store i32 1, i32* %4
br label %5
5: ; preds = %14, %1
%6 = load i32, i32* %4
%7 = load i32, i32* %2
%8 = icmp sle i32 %6, %7
br i1 %8, label %9, label %17
9: ; preds = %5
%10 = load i32, i32* %4
%11 = sext i32 %10 to i64
%12 = load i64, i64* %3
%13 = mul nsw i64 %12, %11
store i64 %13, i64* %3
br label %14
14: ; preds = %9
%15 = load i32, i32* %4
%16 = add nsw i32 %15, 1
store i32 %16, i32* %4
br label %5
17: ; preds = %5
%18 = load i64, i64* %3
ret i64 %18
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @factorial(i32 %0) {
%2 = icmp slt i32 %0, 1
br i1 %2, label %25, label %3
3: ; preds = %1
%4 = add nuw i32 %0, 1
%5 = zext i32 %4 to i64
%6 = add nsw i64 %5, -1
%7 = add nsw i64 %5, -2
%8 = and i64 %6, 7
%9 = icmp ult i64 %7, 7
br i1 %9, label %12, label %10
10: ; preds = %3
%11 = and i64 %6, -8
br label %27
12: ; preds = %27, %3
%13 = phi i64 [ undef, %3 ], [ %45, %27 ]
%14 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %46, %27 ]
%15 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %45, %27 ]
%16 = icmp eq i64 %8, 0
br i1 %16, label %25, label %17
17: ; preds = %12, %17
%18 = phi i64 [ %22, %17 ], [ %14, %12 ]
%19 = phi i64 [ %21, %17 ], [ %15, %12 ]
%20 = phi i64 [ %23, %17 ], [ 0, %12 ]
%21 = mul nsw i64 %19, %18
%22 = add nuw nsw i64 %18, 1
%23 = add i64 %20, 1
%24 = icmp eq i64 %23, %8
br i1 %24, label %25, label %17
25: ; preds = %12, %17, %1
%26 = phi i64 [ 1, %1 ], [ %13, %12 ], [ %21, %17 ]
ret i64 %26
27: ; preds = %27, %10
%28 = phi i64 [ 1, %10 ], [ %46, %27 ]
%29 = phi i64 [ 1, %10 ], [ %45, %27 ]
%30 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %47, %27 ]
%31 = mul nsw i64 %29, %28
%32 = add nuw nsw i64 %28, 1
%33 = mul nsw i64 %31, %32
%34 = add nuw nsw i64 %28, 2
%35 = mul nsw i64 %33, %34
%36 = add nuw nsw i64 %28, 3
%37 = mul nsw i64 %35, %36
%38 = add nuw nsw i64 %28, 4
%39 = mul nsw i64 %37, %38
%40 = add nuw nsw i64 %28, 5
%41 = mul nsw i64 %39, %40
%42 = add nuw nsw i64 %28, 6
%43 = mul nsw i64 %41, %42
%44 = add nuw nsw i64 %28, 7
%45 = mul nsw i64 %43, %44
%46 = add nuw nsw i64 %28, 8
%47 = add i64 %30, 8
%48 = icmp eq i64 %47, %11
br i1 %48, label %12, label %27
}