int singleNumber(int *nums, int numsSize) {
  int ret = 0, i, j, mask, sum;
  for (i = sizeof(int) * 8 - 1; i >= 0; --i) {
    mask = 1 << i;
    sum = 0;
    for (j = 0; j < numsSize; ++j) {
      if (nums[j] & mask)
        ++sum;
    }
    ret = (ret << 1) + (sum % 3);
  }
  return ret;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<singleNumber>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
movl   $0x1f,-0x14(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jl     11a7 <singleNumber+0xa7>
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    $0x1,%eax
shl    %cl,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    117d <singleNumber+0x7d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x18(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
and    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    $0x0,%eax
je     116a <singleNumber+0x6a>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    116f <singleNumber+0x6f>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    113e <singleNumber+0x3e>
mov    -0x10(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    $0x3,%ecx
cltd
idiv   %ecx
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    %edx,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0xffffffff,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1119 <singleNumber+0x19>
mov    -0x10(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<singleNumber>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
mov    %esi,%r15d
mov    %r15d,%r8d
and    $0xfffffff8,%r8d
lea    -0x8(%r8),%r9
mov    %r9,%r10
shr    $0x3,%r10
add    $0x1,%r10
mov    %r10,%r11
and    $0xfffffffffffffffe,%r11
mov    $0x1f,%ecx
xor    %eax,%eax
movdqa 0xecb(%rip),%xmm0
mov    $0xaaaaaaab,%r14d
jmp    115b <singleNumber+0x5b>
nopl   (%rax)
mov    %edx,%ebx
imul   %r14,%rbx
shr    $0x21,%rbx
lea    (%rbx,%rbx,2),%ebx
sub    %ebx,%edx
lea    (%rdx,%rax,2),%eax
sub    $0x1,%ecx
jb     128a <singleNumber+0x18a>
mov    $0x0,%edx
test   %esi,%esi
jle    1140 <singleNumber+0x40>
cmp    $0x8,%esi
jae    1180 <singleNumber+0x80>
xor    %ebx,%ebx
xor    %edx,%edx
jmp    1260 <singleNumber+0x160>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
movd   %ecx,%xmm1
xorps  %xmm2,%xmm2
movss  %xmm1,%xmm2
test   %r9,%r9
je     1278 <singleNumber+0x178>
pxor   %xmm4,%xmm4
mov    %r11,%rdx
xor    %ebx,%ebx
pxor   %xmm5,%xmm5
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movdqu (%rdi,%rbx,4),%xmm6
movdqu 0x10(%rdi,%rbx,4),%xmm7
movdqu 0x20(%rdi,%rbx,4),%xmm1
movdqu 0x30(%rdi,%rbx,4),%xmm3
psrld  %xmm2,%xmm6
psrld  %xmm2,%xmm7
pand   %xmm0,%xmm6
paddd  %xmm4,%xmm6
pand   %xmm0,%xmm7
paddd  %xmm5,%xmm7
psrld  %xmm2,%xmm1
psrld  %xmm2,%xmm3
pand   %xmm0,%xmm1
paddd  %xmm6,%xmm1
pand   %xmm0,%xmm3
paddd  %xmm7,%xmm3
add    $0x10,%rbx
movdqa %xmm1,%xmm4
movdqa %xmm3,%xmm5
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
jne    11b0 <singleNumber+0xb0>
test   $0x1,%r10b
je     1232 <singleNumber+0x132>
movdqu (%rdi,%rbx,4),%xmm4
movdqu 0x10(%rdi,%rbx,4),%xmm5
psrld  %xmm2,%xmm4
psrld  %xmm2,%xmm5
pand   %xmm0,%xmm4
paddd  %xmm4,%xmm1
pand   %xmm0,%xmm5
paddd  %xmm5,%xmm3
paddd  %xmm3,%xmm1
pshufd $0xee,%xmm1,%xmm2
paddd  %xmm1,%xmm2
pshufd $0x55,%xmm2,%xmm1
paddd  %xmm2,%xmm1
movd   %xmm1,%edx
mov    %r8,%rbx
cmp    %r15,%r8
je     1140 <singleNumber+0x40>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    (%rdi,%rbx,4),%ebp
shr    %cl,%ebp
and    $0x1,%ebp
add    %ebp,%edx
add    $0x1,%rbx
cmp    %rbx,%r15
jne    1260 <singleNumber+0x160>
jmp    1140 <singleNumber+0x40>
pxor   %xmm1,%xmm1
xor    %ebx,%ebx
pxor   %xmm3,%xmm3
test   $0x1,%r10b
jne    120f <singleNumber+0x10f>
jmp    1232 <singleNumber+0x132>
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

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

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