void sortColors2(int *nums, int size) {
  int index0 = 0, index1 = 0, index2 = 0;
  for (int i = 0; i < size; i++)
    switch (nums[i]) {
    case 0:
      nums[index2++] = 2;
      nums[index1++] = 1;
      nums[index0++] = 0;
      break;
    case 1:
      nums[index2++] = 2;
      nums[index1++] = 1;
      break;
    case 2:
      nums[index2++] = 2;
      break;
    default:
      break;
    }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<sortColors2>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
movl   $0x0,-0x10(%rbp)
movl   $0x0,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    122d <sortColors2+0x12d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x1c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
test   %eax,%eax
je     1170 <sortColors2+0x70>
jmp    114e <sortColors2+0x4e>
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    $0x1,%eax
je     11c0 <sortColors2+0xc0>
jmp    115f <sortColors2+0x5f>
mov    -0x20(%rbp),%eax
sub    $0x2,%eax
je     11f7 <sortColors2+0xf7>
jmp    1215 <sortColors2+0x115>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movl   $0x2,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x10(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movl   $0x0,(%rax,%rcx,4)
jmp    121a <sortColors2+0x11a>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movl   $0x2,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movl   $0x1,(%rax,%rcx,4)
jmp    121a <sortColors2+0x11a>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%edx
add    $0x1,%edx
mov    %edx,-0x18(%rbp)
movslq %ecx,%rcx
movl   $0x2,(%rax,%rcx,4)
jmp    121a <sortColors2+0x11a>
jmp    121a <sortColors2+0x11a>
jmp    121f <sortColors2+0x11f>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1127 <sortColors2+0x27>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<sortColors2>:
test   %esi,%esi
jle    1184 <sortColors2+0x84>
mov    %esi,%r9d
xor    %ecx,%ecx
xor    %esi,%esi
xor    %r10d,%r10d
xor    %r8d,%r8d
jmp    1148 <sortColors2+0x48>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movslq %esi,%rax
movl   $0x2,(%rdi,%rax,4)
mov    %r10d,%edx
add    $0x1,%r10d
mov    $0x1,%eax
add    $0x1,%esi
movslq %edx,%rdx
mov    %eax,(%rdi,%rdx,4)
add    $0x1,%rcx
cmp    %rcx,%r9
je     1184 <sortColors2+0x84>
mov    (%rdi,%rcx,4),%eax
cmp    $0x2,%eax
je     1180 <sortColors2+0x80>
cmp    $0x1,%eax
je     1120 <sortColors2+0x20>
test   %eax,%eax
jne    113f <sortColors2+0x3f>
movslq %esi,%rax
movl   $0x2,(%rdi,%rax,4)
movslq %r10d,%rax
add    $0x1,%r10d
movl   $0x1,(%rdi,%rax,4)
mov    %r8d,%edx
add    $0x1,%r8d
xor    %eax,%eax
jmp    1136 <sortColors2+0x36>
nopl   0x0(%rax)
mov    %esi,%edx
jmp    1136 <sortColors2+0x36>
ret

LLVM IR (-O0):
define void @sortColors2(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** %3
store i32 %1, i32* %4
store i32 0, i32* %5
store i32 0, i32* %6
store i32 0, i32* %7
store i32 0, i32* %8
br label %9
9: ; preds = %54, %2
%10 = load i32, i32* %8
%11 = load i32, i32* %4
%12 = icmp slt i32 %10, %11
br i1 %12, label %13, label %57
13: ; preds = %9
%14 = load i32*, i32** %3
%15 = load i32, i32* %8
%16 = sext i32 %15 to i64
%17 = getelementptr inbounds i32, i32* %14, i64 %16
%18 = load i32, i32* %17
switch i32 %18, label %52 [
i32 0, label %19
i32 1, label %35
i32 2, label %46
]
19: ; preds = %13
%20 = load i32*, i32** %3
%21 = load i32, i32* %7
%22 = add nsw i32 %21, 1
store i32 %22, i32* %7
%23 = sext i32 %21 to i64
%24 = getelementptr inbounds i32, i32* %20, i64 %23
store i32 2, i32* %24
%25 = load i32*, i32** %3
%26 = load i32, i32* %6
%27 = add nsw i32 %26, 1
store i32 %27, i32* %6
%28 = sext i32 %26 to i64
%29 = getelementptr inbounds i32, i32* %25, i64 %28
store i32 1, i32* %29
%30 = load i32*, i32** %3
%31 = load i32, i32* %5
%32 = add nsw i32 %31, 1
store i32 %32, i32* %5
%33 = sext i32 %31 to i64
%34 = getelementptr inbounds i32, i32* %30, i64 %33
store i32 0, i32* %34
br label %53
35: ; preds = %13
%36 = load i32*, i32** %3
%37 = load i32, i32* %7
%38 = add nsw i32 %37, 1
store i32 %38, i32* %7
%39 = sext i32 %37 to i64
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %36, i64 %39
store i32 2, i32* %40
%41 = load i32*, i32** %3
%42 = load i32, i32* %6
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %6
%44 = sext i32 %42 to i64
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %41, i64 %44
store i32 1, i32* %45
br label %53
46: ; preds = %13
%47 = load i32*, i32** %3
%48 = load i32, i32* %7
%49 = add nsw i32 %48, 1
store i32 %49, i32* %7
%50 = sext i32 %48 to i64
%51 = getelementptr inbounds i32, i32* %47, i64 %50
store i32 2, i32* %51
br label %53
52: ; preds = %13
br label %53
53: ; preds = %52, %46, %35, %19
br label %54
54: ; preds = %53
%55 = load i32, i32* %8
%56 = add nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %8
br label %9
57: ; preds = %9
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @sortColors2(i32* nocapture %0, i32 %1) {
%3 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %3, label %4, label %6
4: ; preds = %2
%5 = zext i32 %1 to i64
br label %7
6: ; preds = %33, %2
ret void
7: ; preds = %4, %33
%8 = phi i64 [ 0, %4 ], [ %37, %33 ]
%9 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %36, %33 ]
%10 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %35, %33 ]
%11 = phi i32 [ 0, %4 ], [ %34, %33 ]
%12 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %8
%13 = load i32, i32* %12
switch i32 %13, label %33 [
i32 0, label %14
i32 1, label %21
i32 2, label %25
]
14: ; preds = %7
%15 = sext i32 %9 to i64
%16 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %15
store i32 2, i32* %16
%17 = add nsw i32 %10, 1
%18 = sext i32 %10 to i64
%19 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %18
store i32 1, i32* %19
%20 = add nsw i32 %11, 1
br label %25
21: ; preds = %7
%22 = sext i32 %9 to i64
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %22
store i32 2, i32* %23
%24 = add nsw i32 %10, 1
br label %25
25: ; preds = %7, %21, %14
%26 = phi i32 [ %11, %14 ], [ %10, %21 ], [ %9, %7 ]
%27 = phi i32 [ 0, %14 ], [ 1, %21 ], [ %13, %7 ]
%28 = phi i32 [ %20, %14 ], [ %11, %21 ], [ %11, %7 ]
%29 = phi i32 [ %17, %14 ], [ %24, %21 ], [ %10, %7 ]
%30 = add nsw i32 %9, 1
%31 = sext i32 %26 to i64
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 %31
store i32 %27, i32* %32
br label %33
33: ; preds = %25, %7
%34 = phi i32 [ %11, %7 ], [ %28, %25 ]
%35 = phi i32 [ %10, %7 ], [ %29, %25 ]
%36 = phi i32 [ %9, %7 ], [ %30, %25 ]
%37 = add nuw nsw i64 %8, 1
%38 = icmp eq i64 %37, %5
br i1 %38, label %6, label %7
}