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


x86 assembly (clang, -O0):
<fact>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
movq   $0x1,-0x18(%rbp)
movq   $0x1,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x4(%rbp),%rcx
cmp    %rcx,%rax
jg     1146 <fact+0x46>
mov    -0x10(%rbp),%rax
imul   -0x18(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
add    $0x1,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1117 <fact+0x17>
mov    -0x18(%rbp),%rax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<fact>:
test   %edi,%edi
jle    112f <fact+0x2f>
mov    %edi,%r8d
lea    -0x1(%r8),%rax
mov    %r8d,%ecx
and    $0x7,%ecx
cmp    $0x7,%rax
jae    1135 <fact+0x35>
mov    $0x1,%eax
mov    $0x1,%edx
test   %rcx,%rcx
jne    11b0 <fact+0xb0>
jmp    11be <fact+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 <fact+0x50>
add    $0xfffffffffffffff9,%rdx
test   %rcx,%rcx
je     11be <fact+0xbe>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
imul   %rdx,%rax
add    $0x1,%rdx
add    $0xffffffffffffffff,%rcx
jne    11b0 <fact+0xb0>
ret

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

LLVM IR (-O2):
define i64 @fact(i32 %0) {
%2 = icmp slt i32 %0, 1
br i1 %2, label %45, label %3
3: ; preds = %1
%4 = zext i32 %0 to i64
%5 = add nsw i64 %4, -1
%6 = and i64 %4, 7
%7 = icmp ult i64 %5, 7
br i1 %7, label %32, label %8
8: ; preds = %3
%9 = and i64 %4, 4294967288
br label %10
10: ; preds = %10, %8
%11 = phi i64 [ 1, %8 ], [ %28, %10 ]
%12 = phi i64 [ 1, %8 ], [ %29, %10 ]
%13 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %30, %10 ]
%14 = mul nsw i64 %11, %12
%15 = add nuw nsw i64 %12, 1
%16 = mul nsw i64 %14, %15
%17 = add nuw nsw i64 %12, 2
%18 = mul nsw i64 %16, %17
%19 = add nuw nsw i64 %12, 3
%20 = mul nsw i64 %18, %19
%21 = add nuw nsw i64 %12, 4
%22 = mul nsw i64 %20, %21
%23 = add nuw nsw i64 %12, 5
%24 = mul nsw i64 %22, %23
%25 = add nuw nsw i64 %12, 6
%26 = mul nsw i64 %24, %25
%27 = add nuw nsw i64 %12, 7
%28 = mul nsw i64 %26, %27
%29 = add nuw nsw i64 %12, 8
%30 = add i64 %13, 8
%31 = icmp eq i64 %30, %9
br i1 %31, label %32, label %10
32: ; preds = %10, %3
%33 = phi i64 [ undef, %3 ], [ %28, %10 ]
%34 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %28, %10 ]
%35 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %29, %10 ]
%36 = icmp eq i64 %6, 0
br i1 %36, label %45, label %37
37: ; preds = %32, %37
%38 = phi i64 [ %41, %37 ], [ %34, %32 ]
%39 = phi i64 [ %42, %37 ], [ %35, %32 ]
%40 = phi i64 [ %43, %37 ], [ 0, %32 ]
%41 = mul nsw i64 %38, %39
%42 = add nuw nsw i64 %39, 1
%43 = add i64 %40, 1
%44 = icmp eq i64 %43, %6
br i1 %44, label %45, label %37
45: ; preds = %32, %37, %1
%46 = phi i64 [ 1, %1 ], [ %33, %32 ], [ %41, %37 ]
ret i64 %46
}