#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 */
char *malloc(int);
char *strcpy(char *, char *);
int strlen(char *);
char *strncpy(char *, char *, int);
char *strstr(char *, char *);
char *str_replace(char *orig, char *rep, char *with) {
  char *result;
  char *ins;
  char *tmp;
  int len_rep;
  int len_with;
  int len_front;
  int count;
  if (!orig)
    return NULL;
  len_with = strlen(with);
  ins = orig;
  len_rep = strlen(rep);
  for (count = 0; (tmp = strstr(ins, rep)); ++count) {
    ins = tmp + len_rep;
  }
  tmp = result = malloc(strlen(orig) + (len_with - len_rep) * count + 1);
  if (!result)
    return NULL;
  while (count--) {
    ins = strstr(orig, rep);
    len_front = ins - orig;
    tmp = strncpy(tmp, orig, len_front) + len_front;
    tmp = strcpy(tmp, with) + len_with;
    orig += len_front + len_rep;
  }
  strcpy(tmp, orig);
  return result;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<str_replace>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x10(%rbp)
mov    %rsi,-0x18(%rbp)
mov    %rdx,-0x20(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
jne    117c <str_replace+0x2c>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    12b3 <str_replace+0x163>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
movl   $0x0,-0x48(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
cmp    $0x0,%rax
je     11db <str_replace+0x8b>
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
jmp    11a3 <str_replace+0x53>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,%edi
mov    -0x40(%rbp),%eax
sub    -0x3c(%rbp),%eax
imul   -0x48(%rbp),%eax
add    %eax,%edi
add    $0x1,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    %rax,-0x38(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x28(%rbp)
jne    121a <str_replace+0xca>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    12b3 <str_replace+0x163>
jmp    121f <str_replace+0xcf>
mov    -0x48(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x48(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
je     129e <str_replace+0x14e>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
mov    -0x44(%rbp),%edx
call   1030 <strncpy@plt>
movslq -0x44(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
movslq -0x40(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%ecx
add    -0x3c(%rbp),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    121f <str_replace+0xcf>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    $0x50,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<str_replace>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
xor    %r14d,%r14d
test   %rdi,%rdi
je     124c <str_replace+0xfc>
mov    %rdx,%rbx
mov    %rsi,%r15
mov    %rdi,%r13
mov    %rdx,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,0x8(%rsp)
mov    %r15,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,%r12d
mov    %r13,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
je     11b7 <str_replace+0x67>
movslq %r12d,%rbp
xor    %r14d,%r14d
add    %rbp,%rax
add    $0x1,%r14d
mov    %rax,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
jne    11a0 <str_replace+0x50>
mov    %r13,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    0x8(%rsp),%ebp
mov    %ebp,%ecx
sub    %r12d,%ecx
imul   %r14d,%ecx
lea    (%rcx,%rax,1),%edi
add    $0x1,%edi
call   1060 <malloc@plt>
test   %rax,%rax
je     124c <str_replace+0xfc>
test   %r14d,%r14d
mov    %rax,0x18(%rsp)
je     1250 <str_replace+0x100>
movslq %ebp,%rcx
mov    %rcx,0x8(%rsp)
mov    %r12d,0x14(%rsp)
mov    %rax,%rbp
mov    %rbx,0x20(%rsp)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r13,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,%r12
sub    %r13,%r12
mov    %rbp,%rdi
mov    %r13,%rsi
mov    %r12d,%edx
call   1030 <strncpy@plt>
mov    %rax,%rbp
movslq %r12d,%rbx
add    %rbx,%rbp
mov    %rbp,%rdi
mov    0x20(%rsp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
add    0x8(%rsp),%rbp
add    0x14(%rsp),%ebx
movslq %ebx,%rax
add    %rax,%r13
add    $0xffffffff,%r14d
jne    1200 <str_replace+0xb0>
jmp    1253 <str_replace+0x103>
xor    %eax,%eax
jmp    1263 <str_replace+0x113>
mov    %rax,%rbp
mov    %rbp,%rdi
mov    %r13,%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
mov    0x18(%rsp),%rax
add    $0x28,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define i8* @str_replace(i8* %0, i8* %1, i8* %2) {
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i8*
%9 = alloca i8*
%10 = alloca i8*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
store i8* %0, i8** %5
store i8* %1, i8** %6
store i8* %2, i8** %7
%15 = load i8*, i8** %5
%16 = icmp ne i8* %15, null
br i1 %16, label %18, label %17
17: ; preds = %3
store i8* null, i8** %4
br label %90
18: ; preds = %3
%19 = load i8*, i8** %7
%20 = call i32 @strlen(i8* %19)
store i32 %20, i32* %12
%21 = load i8*, i8** %5
store i8* %21, i8** %9
%22 = load i8*, i8** %6
%23 = call i32 @strlen(i8* %22)
store i32 %23, i32* %11
store i32 0, i32* %14
br label %24
24: ; preds = %34, %18
%25 = load i8*, i8** %9
%26 = load i8*, i8** %6
%27 = call i8* @strstr(i8* %25, i8* %26)
store i8* %27, i8** %10
%28 = icmp ne i8* %27, null
br i1 %28, label %29, label %37
29: ; preds = %24
%30 = load i8*, i8** %10
%31 = load i32, i32* %11
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds i8, i8* %30, i64 %32
store i8* %33, i8** %9
br label %34
34: ; preds = %29
%35 = load i32, i32* %14
%36 = add nsw i32 %35, 1
store i32 %36, i32* %14
br label %24
37: ; preds = %24
%38 = load i8*, i8** %5
%39 = call i32 @strlen(i8* %38)
%40 = load i32, i32* %12
%41 = load i32, i32* %11
%42 = sub nsw i32 %40, %41
%43 = load i32, i32* %14
%44 = mul nsw i32 %42, %43
%45 = add nsw i32 %39, %44
%46 = add nsw i32 %45, 1
%47 = call i8* @malloc(i32 %46)
store i8* %47, i8** %8
store i8* %47, i8** %10
%48 = load i8*, i8** %8
%49 = icmp ne i8* %48, null
br i1 %49, label %51, label %50
50: ; preds = %37
store i8* null, i8** %4
br label %90
51: ; preds = %37
br label %52
52: ; preds = %56, %51
%53 = load i32, i32* %14
%54 = add nsw i32 %53, -1
store i32 %54, i32* %14
%55 = icmp ne i32 %53, 0
br i1 %55, label %56, label %85
56: ; preds = %52
%57 = load i8*, i8** %5
%58 = load i8*, i8** %6
%59 = call i8* @strstr(i8* %57, i8* %58)
store i8* %59, i8** %9
%60 = load i8*, i8** %9
%61 = load i8*, i8** %5
%62 = ptrtoint i8* %60 to i64
%63 = ptrtoint i8* %61 to i64
%64 = sub i64 %62, %63
%65 = trunc i64 %64 to i32
store i32 %65, i32* %13
%66 = load i8*, i8** %10
%67 = load i8*, i8** %5
%68 = load i32, i32* %13
%69 = call i8* @strncpy(i8* %66, i8* %67, i32 %68)
%70 = load i32, i32* %13
%71 = sext i32 %70 to i64
%72 = getelementptr inbounds i8, i8* %69, i64 %71
store i8* %72, i8** %10
%73 = load i8*, i8** %10
%74 = load i8*, i8** %7
%75 = call i8* @strcpy(i8* %73, i8* %74)
%76 = load i32, i32* %12
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds i8, i8* %75, i64 %77
store i8* %78, i8** %10
%79 = load i32, i32* %13
%80 = load i32, i32* %11
%81 = add nsw i32 %79, %80
%82 = load i8*, i8** %5
%83 = sext i32 %81 to i64
%84 = getelementptr inbounds i8, i8* %82, i64 %83
store i8* %84, i8** %5
br label %52
85: ; preds = %52
%86 = load i8*, i8** %10
%87 = load i8*, i8** %5
%88 = call i8* @strcpy(i8* %86, i8* %87)
%89 = load i8*, i8** %8
store i8* %89, i8** %4
br label %90
90: ; preds = %85, %50, %17
%91 = load i8*, i8** %4
ret i8* %91
}

LLVM IR (-O2):
define i8* @str_replace(i8* %0, i8* %1, i8* %2) {
%4 = icmp eq i8* %0, null
br i1 %4, label %56, label %5
5: ; preds = %3
%6 = tail call i32 @strlen(i8* %2)
%7 = tail call i32 @strlen(i8* %1)
%8 = tail call i8* @strstr(i8* dereferenceable(1) %0, i8* dereferenceable(1) %1)
%9 = icmp eq i8* %8, null
br i1 %9, label %19, label %10
10: ; preds = %5
%11 = sext i32 %7 to i64
br label %12
12: ; preds = %10, %12
%13 = phi i8* [ %8, %10 ], [ %17, %12 ]
%14 = phi i32 [ 0, %10 ], [ %16, %12 ]
%15 = getelementptr inbounds i8, i8* %13, i64 %11
%16 = add nuw nsw i32 %14, 1
%17 = tail call i8* @strstr(i8* dereferenceable(1) %15, i8* dereferenceable(1) %1)
%18 = icmp eq i8* %17, null
br i1 %18, label %19, label %12
19: ; preds = %12, %5
%20 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %16, %12 ]
%21 = tail call i32 @strlen(i8* %0)
%22 = sub nsw i32 %6, %7
%23 = mul nsw i32 %20, %22
%24 = add i32 %23, 1
%25 = add i32 %24, %21
%26 = tail call i8* @malloc(i32 %25)
%27 = icmp eq i8* %26, null
br i1 %27, label %56, label %28
28: ; preds = %19
%29 = icmp eq i32 %20, 0
br i1 %29, label %52, label %30
30: ; preds = %28
%31 = sext i32 %6 to i64
br label %32
32: ; preds = %30, %32
%33 = phi i32 [ %20, %30 ], [ %36, %32 ]
%34 = phi i8* [ %0, %30 ], [ %50, %32 ]
%35 = phi i8* [ %26, %30 ], [ %47, %32 ]
%36 = add nsw i32 %33, -1
%37 = tail call i8* @strstr(i8* dereferenceable(1) %34, i8* dereferenceable(1) %1)
%38 = ptrtoint i8* %37 to i64
%39 = ptrtoint i8* %34 to i64
%40 = sub i64 %38, %39
%41 = trunc i64 %40 to i32
%42 = tail call i8* @strncpy(i8* %35, i8* %34, i32 %41)
%43 = shl i64 %40, 32
%44 = ashr exact i64 %43, 32
%45 = getelementptr inbounds i8, i8* %42, i64 %44
%46 = tail call i8* @strcpy(i8* dereferenceable(1) %45, i8* dereferenceable(1) %2)
%47 = getelementptr inbounds i8, i8* %45, i64 %31
%48 = add nsw i32 %7, %41
%49 = sext i32 %48 to i64
%50 = getelementptr inbounds i8, i8* %34, i64 %49
%51 = icmp eq i32 %36, 0
br i1 %51, label %52, label %32
52: ; preds = %32, %28
%53 = phi i8* [ %26, %28 ], [ %47, %32 ]
%54 = phi i8* [ %0, %28 ], [ %50, %32 ]
%55 = tail call i8* @strcpy(i8* dereferenceable(1) %53, i8* dereferenceable(1) %54)
br label %56
56: ; preds = %19, %3, %52
%57 = phi i8* [ %26, %52 ], [ null, %3 ], [ null, %19 ]
ret i8* %57
}