int lonelyinteger(int a_size, int *a) {
  for (int i = 0; i < a_size; i++) {
    int n = 0;
    for (int j = 0; j < a_size; j++) {
      if (a[j] == a[i])
        n++;
    }
    if (n % 2 == 1)
      return a[i];
  }
  return -1;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<lonelyinteger>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    11aa <lonelyinteger+0xaa>
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    1170 <lonelyinteger+0x70>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
movslq -0x14(%rbp),%rdx
cmp    (%rcx,%rdx,4),%eax
jne    115d <lonelyinteger+0x5d>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1162 <lonelyinteger+0x62>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    112c <lonelyinteger+0x2c>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x2,%ecx
cltd
idiv   %ecx
cmp    $0x1,%edx
jne    1197 <lonelyinteger+0x97>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x14(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
jmp    11b1 <lonelyinteger+0xb1>
jmp    119c <lonelyinteger+0x9c>
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1112 <lonelyinteger+0x12>
movl   $0xffffffff,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<lonelyinteger>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
mov    $0xffffffff,%eax
test   %edi,%edi
jle    124c <lonelyinteger+0x14c>
mov    %edi,%r15d
mov    %r15d,%r10d
and    $0xfffffff8,%r10d
lea    -0x8(%r10),%r8
mov    %r8,%r9
shr    $0x3,%r9
add    $0x1,%r9
mov    %r9,%r11
and    $0xfffffffffffffffe,%r11
xor    %r14d,%r14d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rsi,%r14,4),%ebx
cmp    $0x8,%edi
jae    1160 <lonelyinteger+0x60>
xor    %edx,%edx
xor    %ecx,%ecx
jmp    1210 <lonelyinteger+0x110>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movd   %ebx,%xmm0
pshufd $0x0,%xmm0,%xmm1
pxor   %xmm0,%xmm0
test   %r8,%r8
je     1238 <lonelyinteger+0x138>
mov    %r11,%rcx
xor    %edx,%edx
pxor   %xmm2,%xmm2
nop
movdqu (%rsi,%rdx,4),%xmm3
movdqu 0x10(%rsi,%rdx,4),%xmm4
movdqu 0x20(%rsi,%rdx,4),%xmm5
movdqu 0x30(%rsi,%rdx,4),%xmm6
pcmpeqd %xmm1,%xmm3
psubd  %xmm3,%xmm0
pcmpeqd %xmm1,%xmm4
psubd  %xmm4,%xmm2
pcmpeqd %xmm1,%xmm5
psubd  %xmm5,%xmm0
pcmpeqd %xmm1,%xmm6
psubd  %xmm6,%xmm2
add    $0x10,%rdx
add    $0xfffffffffffffffe,%rcx
jne    1180 <lonelyinteger+0x80>
test   $0x1,%r9b
je     11e2 <lonelyinteger+0xe2>
movdqu (%rsi,%rdx,4),%xmm3
movdqu 0x10(%rsi,%rdx,4),%xmm4
pcmpeqd %xmm1,%xmm3
psubd  %xmm3,%xmm0
pcmpeqd %xmm1,%xmm4
psubd  %xmm4,%xmm2
paddd  %xmm2,%xmm0
pshufd $0xee,%xmm0,%xmm1
paddd  %xmm0,%xmm1
pshufd $0x55,%xmm1,%xmm0
paddd  %xmm1,%xmm0
movd   %xmm0,%ecx
mov    %r10,%rdx
cmp    %r15,%r10
je     1224 <lonelyinteger+0x124>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
xor    %ebp,%ebp
cmp    %ebx,(%rsi,%rdx,4)
sete   %bpl
add    %ebp,%ecx
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%r15
jne    1210 <lonelyinteger+0x110>
test   $0x1,%cl
jne    1246 <lonelyinteger+0x146>
add    $0x1,%r14
cmp    %r15,%r14
jne    1140 <lonelyinteger+0x40>
jmp    124c <lonelyinteger+0x14c>
xor    %edx,%edx
pxor   %xmm2,%xmm2
test   $0x1,%r9b
jne    11c7 <lonelyinteger+0xc7>
jmp    11e2 <lonelyinteger+0xe2>
mov    %r14d,%eax
mov    (%rsi,%rax,4),%eax
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @lonelyinteger(i32 %0, i32* %1) {
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
store i32 %0, i32* %4
store i32* %1, i32** %5
store i32 0, i32* %6
br label %9
9: ; preds = %48, %2
%10 = load i32, i32* %6
%11 = load i32, i32* %4
%12 = icmp slt i32 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %51
13: ; preds = %9
store i32 0, i32* %7
store i32 0, i32* %8
br label %14
14: ; preds = %34, %13
%15 = load i32, i32* %8
%16 = load i32, i32* %4
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %37
18: ; preds = %14
%19 = load i32*, i32** %5
%20 = load i32, i32* %8
%21 = sext i32 %20 to i64
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %19, i64 %21
%23 = load i32, i32* %22
%24 = load i32*, i32** %5
%25 = load i32, i32* %6
%26 = sext i32 %25 to i64
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %24, i64 %26
%28 = load i32, i32* %27
%29 = icmp eq i32 %23, %28
br i1 %29, label %30, label %33
30: ; preds = %18
%31 = load i32, i32* %7
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %7
br label %33
33: ; preds = %30, %18
br label %34
34: ; preds = %33
%35 = load i32, i32* %8
%36 = add nsw i32 %35, 1
store i32 %36, i32* %8
br label %14
37: ; preds = %14
%38 = load i32, i32* %7
%39 = srem i32 %38, 2
%40 = icmp eq i32 %39, 1
br i1 %40, label %41, label %47
41: ; preds = %37
%42 = load i32*, i32** %5
%43 = load i32, i32* %6
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %42, i64 %44
%46 = load i32, i32* %45
store i32 %46, i32* %3
br label %52
47: ; preds = %37
br label %48
48: ; preds = %47
%49 = load i32, i32* %6
%50 = add nsw i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %6
br label %9
51: ; preds = %9
store i32 -1, i32* %3
br label %52
52: ; preds = %51, %41
%53 = load i32, i32* %3
ret i32 %53
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @lonelyinteger(i32 %0, i32* nocapture %1) {
%3 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %3, label %4, label %107
4: ; preds = %2
%5 = zext i32 %0 to i64
%6 = and i64 %5, 4294967288
%7 = add nsw i64 %6, -8
%8 = lshr exact i64 %7, 3
%9 = add nuw nsw i64 %8, 1
%10 = icmp ult i32 %0, 8
%11 = and i64 %5, 4294967288
%12 = and i64 %9, 1
%13 = icmp eq i64 %7, 0
%14 = and i64 %9, 4611686018427387902
%15 = icmp eq i64 %12, 0
%16 = icmp eq i64 %11, %5
br label %17
17: ; preds = %104, %4
%18 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %105, %104 ]
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %18
%20 = load i32, i32* %19
br i1 %10, label %83, label %21
21: ; preds = %17
%22 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %20, i64 0
%23 = shufflevector <4 x i32> %22, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
%24 = insertelement <4 x i32> poison, i32 %20, i64 0
%25 = shufflevector <4 x i32> %24, <4 x i32> poison, <4 x i32> zeroinitializer
br i1 %13, label %59, label %26
26: ; preds = %21, %26
%27 = phi i64 [ %56, %26 ], [ 0, %21 ]
%28 = phi <4 x i32> [ %54, %26 ], [ zeroinitializer, %21 ]
%29 = phi <4 x i32> [ %55, %26 ], [ zeroinitializer, %21 ]
%30 = phi i64 [ %57, %26 ], [ 0, %21 ]
%31 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %27
%32 = bitcast i32* %31 to <4 x i32>*
%33 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %32
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %31, i64 4
%35 = bitcast i32* %34 to <4 x i32>*
%36 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %35
%37 = icmp eq <4 x i32> %33, %23
%38 = icmp eq <4 x i32> %36, %25
%39 = zext <4 x i1> %37 to <4 x i32>
%40 = zext <4 x i1> %38 to <4 x i32>
%41 = add <4 x i32> %28, %39
%42 = add <4 x i32> %29, %40
%43 = or i64 %27, 8
%44 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %43
%45 = bitcast i32* %44 to <4 x i32>*
%46 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %45
%47 = getelementptr inbounds i32, i32* %44, i64 4
%48 = bitcast i32* %47 to <4 x i32>*
%49 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %48
%50 = icmp eq <4 x i32> %46, %23
%51 = icmp eq <4 x i32> %49, %25
%52 = zext <4 x i1> %50 to <4 x i32>
%53 = zext <4 x i1> %51 to <4 x i32>
%54 = add <4 x i32> %41, %52
%55 = add <4 x i32> %42, %53
%56 = add nuw i64 %27, 16
%57 = add i64 %30, 2
%58 = icmp eq i64 %57, %14
br i1 %58, label %59, label %26
59: ; preds = %26, %21
%60 = phi <4 x i32> [ undef, %21 ], [ %54, %26 ]
%61 = phi <4 x i32> [ undef, %21 ], [ %55, %26 ]
%62 = phi i64 [ 0, %21 ], [ %56, %26 ]
%63 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %21 ], [ %54, %26 ]
%64 = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %21 ], [ %55, %26 ]
br i1 %15, label %78, label %65
65: ; preds = %59
%66 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %62
%67 = bitcast i32* %66 to <4 x i32>*
%68 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %67
%69 = getelementptr inbounds i32, i32* %66, i64 4
%70 = bitcast i32* %69 to <4 x i32>*
%71 = load <4 x i32>, <4 x i32>* %70
%72 = icmp eq <4 x i32> %68, %23
%73 = icmp eq <4 x i32> %71, %25
%74 = zext <4 x i1> %72 to <4 x i32>
%75 = zext <4 x i1> %73 to <4 x i32>
%76 = add <4 x i32> %63, %74
%77 = add <4 x i32> %64, %75
br label %78
78: ; preds = %59, %65
%79 = phi <4 x i32> [ %60, %59 ], [ %76, %65 ]
%80 = phi <4 x i32> [ %61, %59 ], [ %77, %65 ]
%81 = add <4 x i32> %80, %79
%82 = call i32 @llvm.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> %81)
br i1 %16, label %86, label %83
83: ; preds = %17, %78
%84 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %11, %78 ]
%85 = phi i32 [ 0, %17 ], [ %82, %78 ]
br label %90
86: ; preds = %90, %78
%87 = phi i32 [ %82, %78 ], [ %97, %90 ]
%88 = and i32 %87, 1
%89 = icmp eq i32 %88, 0
br i1 %89, label %104, label %100
90: ; preds = %83, %90
%91 = phi i64 [ %98, %90 ], [ %84, %83 ]
%92 = phi i32 [ %97, %90 ], [ %85, %83 ]
%93 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %91
%94 = load i32, i32* %93
%95 = icmp eq i32 %94, %20
%96 = zext i1 %95 to i32
%97 = add nuw nsw i32 %92, %96
%98 = add nuw nsw i64 %91, 1
%99 = icmp eq i64 %98, %5
br i1 %99, label %86, label %90
100: ; preds = %86
%101 = and i64 %18, 4294967295
%102 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 %101
%103 = load i32, i32* %102
br label %107
104: ; preds = %86
%105 = add nuw nsw i64 %18, 1
%106 = icmp eq i64 %105, %5
br i1 %106, label %107, label %17
107: ; preds = %104, %2, %100
%108 = phi i32 [ %103, %100 ], [ -1, %2 ], [ -1, %104 ]
ret i32 %108
}