#define NULL ((void *)0)
typedef unsigned long size_t; // Customize by platform.
typedef long intptr_t;
typedef unsigned long uintptr_t;
typedef long scalar_t__; // Either arithmetic or pointer type.
/* By default, we understand bool (as a convenience). */
typedef int bool;
#define false 0
#define true 1

/* Forward declarations */

/* Type definitions */

/* Variables and functions */
long long square(long long);
long long expmod(long long base, long long exp, long long mod) {
  if (exp == 0)
    return 1;
  if (exp & 1)
    return (base * expmod(base, exp - 1, mod)) % mod;
  else
    return square(expmod(base, exp / 2, mod)) % mod;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<expmod>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x30,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
jne    114c <expmod+0x2c>
movq   $0x1,-0x8(%rbp)
jmp    11c5 <expmod+0xa5>
mov    -0x18(%rbp),%rax
and    $0x1,%rax
cmp    $0x0,%rax
je     1195 <expmod+0x75>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
sub    $0x1,%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rdx
call   1040 <expmod@plt>
mov    %rax,%rcx
mov    -0x28(%rbp),%rax
imul   %rcx,%rax
cqto
idivq  -0x20(%rbp)
mov    %rdx,-0x8(%rbp)
jmp    11c5 <expmod+0xa5>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    $0x2,%ecx
cqto
idiv   %rcx
mov    %rax,%rsi
mov    -0x20(%rbp),%rdx
call   1040 <expmod@plt>
mov    %rax,%rdi
call   1030 <square@plt>
cqto
idivq  -0x20(%rbp)
mov    %rdx,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x30,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<expmod>:
push   %r14
push   %rbx
push   %rax
test   %rsi,%rsi
je     115a <expmod+0x3a>
mov    %rdx,%r14
mov    %rdi,%rbx
test   $0x1,%sil
jne    1161 <expmod+0x41>
mov    %rsi,%rax
shr    $0x3f,%rax
add    %rsi,%rax
sar    %rax
mov    %rbx,%rdi
mov    %rax,%rsi
mov    %r14,%rdx
call   1040 <expmod@plt>
mov    %rax,%rdi
call   1030 <square@plt>
jmp    1174 <expmod+0x54>
mov    $0x1,%eax
jmp    1191 <expmod+0x71>
add    $0xffffffffffffffff,%rsi
mov    %rbx,%rdi
mov    %r14,%rdx
call   1040 <expmod@plt>
imul   %rbx,%rax
mov    %rax,%rcx
or     %r14,%rcx
shr    $0x20,%rcx
je     118a <expmod+0x6a>
cqto
idiv   %r14
mov    %rdx,%rax
jmp    1191 <expmod+0x71>
xor    %edx,%edx
div    %r14d
mov    %edx,%eax
add    $0x8,%rsp
pop    %rbx
pop    %r14
ret

LLVM IR (-O0):
define i64 @expmod(i64 %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i64
%7 = alloca i64
store i64 %0, i64* %5
store i64 %1, i64* %6
store i64 %2, i64* %7
%8 = load i64, i64* %6
%9 = icmp eq i64 %8, 0
br i1 %9, label %10, label %11
10: ; preds = %3
store i64 1, i64* %4
br label %34
11: ; preds = %3
%12 = load i64, i64* %6
%13 = and i64 %12, 1
%14 = icmp ne i64 %13, 0
br i1 %14, label %15, label %25
15: ; preds = %11
%16 = load i64, i64* %5
%17 = load i64, i64* %5
%18 = load i64, i64* %6
%19 = sub nsw i64 %18, 1
%20 = load i64, i64* %7
%21 = call i64 @expmod(i64 %17, i64 %19, i64 %20)
%22 = mul nsw i64 %16, %21
%23 = load i64, i64* %7
%24 = srem i64 %22, %23
store i64 %24, i64* %4
br label %34
25: ; preds = %11
%26 = load i64, i64* %5
%27 = load i64, i64* %6
%28 = sdiv i64 %27, 2
%29 = load i64, i64* %7
%30 = call i64 @expmod(i64 %26, i64 %28, i64 %29)
%31 = call i64 @square(i64 %30)
%32 = load i64, i64* %7
%33 = srem i64 %31, %32
store i64 %33, i64* %4
br label %34
34: ; preds = %25, %15, %10
%35 = load i64, i64* %4
ret i64 %35
}

LLVM IR (-O2):
define i64 @expmod(i64 %0, i64 %1, i64 %2) {
%4 = icmp eq i64 %1, 0
br i1 %4, label %11, label %5
5: ; preds = %3
%6 = and i64 %1, 1
%7 = icmp eq i64 %6, 0
br i1 %7, label %17, label %13
8: ; preds = %13, %17
%9 = phi i64 [ %20, %17 ], [ %16, %13 ]
%10 = srem i64 %9, %2
br label %11
11: ; preds = %8, %3
%12 = phi i64 [ 1, %3 ], [ %10, %8 ]
ret i64 %12
13: ; preds = %5
%14 = add nsw i64 %1, -1
%15 = tail call i64 @expmod(i64 %0, i64 %14, i64 %2)
%16 = mul nsw i64 %15, %0
br label %8
17: ; preds = %5
%18 = sdiv i64 %1, 2
%19 = tail call i64 @expmod(i64 %0, i64 %18, i64 %2)
%20 = tail call i64 @square(i64 %19)
br label %8
}