void qubits(short N, char from, char to, char not ) {
  if (N) {
    qubits(N - 1, from, not, to);
    printf("%c %c\n", from, to);
    qubits(N - 1, not, to, from);
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<qubits>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x10,%rsp
mov    %cl,%al
mov    %dl,%cl
mov    %sil,%dl
mov    %di,%si
mov    %si,-0x2(%rbp)
mov    %dl,-0x3(%rbp)
mov    %cl,-0x4(%rbp)
mov    %al,-0x5(%rbp)
cmpw   $0x0,-0x2(%rbp)
je     11a4 <qubits+0x84>
movswl -0x2(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %ax,%dx
mov    -0x3(%rbp),%cl
mov    -0x5(%rbp),%al
movswl %dx,%edi
movsbl %cl,%esi
movsbl %al,%edx
movsbl -0x4(%rbp),%ecx
call   1030 <qubits@plt>
movsbl -0x3(%rbp),%esi
movsbl -0x4(%rbp),%edx
lea    0xe85(%rip),%rdi
mov    $0x0,%al
call   1040 <printf@plt>
movswl -0x2(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
mov    %ax,%dx
mov    -0x5(%rbp),%cl
mov    -0x4(%rbp),%al
movswl %dx,%edi
movsbl %cl,%esi
movsbl %al,%edx
movsbl -0x3(%rbp),%ecx
call   1030 <qubits@plt>
add    $0x10,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<qubits>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
push   %rax
mov    %edi,%ebp
test   %bp,%bp
je     1184 <qubits+0x64>
mov    %esi,%r12d
movsbl %dl,%r14d
add    $0xffffffff,%ebp
lea    0xebd(%rip),%r15
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
mov    %ecx,%r13d
movswl %bp,%ebp
movsbl %r12b,%ebx
movsbl %cl,%edx
mov    %ebp,%edi
mov    %ebx,%esi
mov    %r14d,%ecx
call   1030 <qubits@plt>
mov    %r15,%rdi
mov    %ebx,%esi
mov    %r14d,%edx
xor    %eax,%eax
call   1040 <printf@plt>
mov    %r12d,%ecx
mov    %r13d,%r12d
add    $0xffff,%bp
jb     1150 <qubits+0x30>
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [7 x i8] c"%c %c\0A\00"
define void @qubits(i16 signext %0, i8 signext %1, i8 signext %2, i8 signext %3) {
%5 = alloca i16
%6 = alloca i8
%7 = alloca i8
%8 = alloca i8
store i16 %0, i16* %5
store i8 %1, i8* %6
store i8 %2, i8* %7
store i8 %3, i8* %8
%9 = load i16, i16* %5
%10 = icmp ne i16 %9, 0
br i1 %10, label %11, label %31
11: ; preds = %4
%12 = load i16, i16* %5
%13 = sext i16 %12 to i32
%14 = sub nsw i32 %13, 1
%15 = trunc i32 %14 to i16
%16 = load i8, i8* %6
%17 = load i8, i8* %8
%18 = load i8, i8* %7
%19 = load i8, i8* %6
%20 = sext i8 %19 to i32
%21 = load i8, i8* %7
%22 = sext i8 %21 to i32
%23 = call i32 (i8*, ...) @printf(i8* getelementptr inbounds ([7 x i8], [7 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %20, i32 %22)
%24 = load i16, i16* %5
%25 = sext i16 %24 to i32
%26 = sub nsw i32 %25, 1
%27 = trunc i32 %26 to i16
%28 = load i8, i8* %8
%29 = load i8, i8* %7
%30 = load i8, i8* %6
br label %31
31: ; preds = %11, %4
ret void
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [7 x i8] c"%c %c\0A\00"
define void @qubits(i16 signext %0, i8 signext %1, i8 signext %2, i8 signext %3) {
%5 = icmp eq i16 %0, 0
br i1 %5, label %16, label %6
6: ; preds = %4
%7 = sext i8 %2 to i32
br label %8
8: ; preds = %6, %8
%9 = phi i8 [ %3, %6 ], [ %10, %8 ]
%10 = phi i8 [ %1, %6 ], [ %9, %8 ]
%11 = phi i16 [ %0, %6 ], [ %12, %8 ]
%12 = add i16 %11, -1
tail call void @qubits(i16 signext %12, i8 signext %10, i8 signext %9, i8 signext %2)
%13 = sext i8 %10 to i32
%14 = tail call i32 (i8*, ...) @printf(i8* dereferenceable(1) getelementptr inbounds ([7 x i8], [7 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i32 %13, i32 %7)
%15 = icmp eq i16 %12, 0
br i1 %15, label %16, label %8
16: ; preds = %8, %4
ret void
}