#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 const *);
int strlen(char const *);
char *strncpy(char *, char const *, int);
void *strstr(char const *, char const *);
char *str_replace(const char *orig, const char *rep, const char *with,
                  unsigned int max_replacements) {
  char *result;
  const char *ins;
  char *tmp;
  int len_rep;
  int len_with;
  int len_front;
  int count;
  if (!orig)
    return NULL;
  if (!rep)
    rep = "";
  len_rep = strlen(rep);
  if (!len_rep) {
    return NULL;
  }
  if (!with)
    with = "";
  len_with = strlen(with);
  ins = orig;
  for (count = 0; (tmp = strstr(ins, rep)); ++count) {
    ins = tmp + len_rep;
  }
  if (max_replacements != 0 && count > max_replacements) {
    count = max_replacements;
  }
  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)
mov    %ecx,-0x24(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x10(%rbp)
jne    117f <str_replace+0x2f>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    1315 <str_replace+0x1c5>
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
jne    1195 <str_replace+0x45>
lea    0xe6f(%rip),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x44(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x44(%rbp)
jne    11b8 <str_replace+0x68>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    1315 <str_replace+0x1c5>
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
jne    11ce <str_replace+0x7e>
lea    0xe36(%rip),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x48(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
movl   $0x0,-0x50(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,-0x40(%rbp)
cmp    $0x0,%rax
je     1221 <str_replace+0xd1>
mov    -0x40(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x50(%rbp)
jmp    11e9 <str_replace+0x99>
cmpl   $0x0,-0x24(%rbp)
je     123d <str_replace+0xed>
mov    -0x50(%rbp),%eax
cmp    -0x24(%rbp),%eax
jbe    123d <str_replace+0xed>
mov    -0x24(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x50(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,%edi
mov    -0x48(%rbp),%eax
sub    -0x44(%rbp),%eax
imul   -0x50(%rbp),%eax
add    %eax,%edi
add    $0x1,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    %rax,-0x40(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x30(%rbp)
jne    127c <str_replace+0x12c>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    1315 <str_replace+0x1c5>
jmp    1281 <str_replace+0x131>
mov    -0x50(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x50(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
je     1300 <str_replace+0x1b0>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %eax,-0x4c(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
mov    -0x4c(%rbp),%edx
call   1030 <strncpy@plt>
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
movslq -0x48(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x4c(%rbp),%ecx
add    -0x44(%rbp),%ecx
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1281 <str_replace+0x131>
mov    -0x40(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
mov    -0x30(%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    $0x18,%rsp
test   %rdi,%rdi
je     128a <str_replace+0x13a>
mov    %rdx,%rbx
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%r12
mov    %ecx,(%rsp)
test   %rsi,%rsi
lea    0xe83(%rip),%rbp
cmove  %rbp,%r14
mov    %r14,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
xor    %r13d,%r13d
test   %eax,%eax
je     129d <str_replace+0x14d>
mov    %eax,%r15d
test   %rbx,%rbx
cmovne %rbx,%rbp
mov    %rbp,0x10(%rsp)
mov    %rbp,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,%ebp
mov    %r12,%rdi
mov    %r14,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
je     11e7 <str_replace+0x97>
movslq %r15d,%rbx
xor    %r13d,%r13d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
add    %rbx,%rax
add    $0x1,%r13d
mov    %rax,%rdi
mov    %r14,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
jne    11d0 <str_replace+0x80>
mov    (%rsp),%eax
cmp    %eax,%r13d
mov    %r15d,%ebx
mov    %r13d,%r15d
cmova  %eax,%r15d
test   %eax,%eax
cmove  %r13d,%r15d
mov    %r12,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %ebp,(%rsp)
mov    %ebp,%ecx
mov    %ebx,%ebp
sub    %ebx,%ecx
imul   %r15d,%ecx
lea    (%rcx,%rax,1),%edi
add    $0x1,%edi
call   1060 <malloc@plt>
test   %rax,%rax
je     128a <str_replace+0x13a>
mov    %rax,%r13
test   %r15d,%r15d
je     128f <str_replace+0x13f>
movslq (%rsp),%rax
mov    %rax,(%rsp)
mov    %r13,%rbx
mov    %ebp,0xc(%rsp)
nopl   0x0(%rax)
mov    %r12,%rdi
mov    %r14,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,%rbp
sub    %r12,%rbp
mov    %rbx,%rdi
mov    %r12,%rsi
mov    %ebp,%edx
call   1030 <strncpy@plt>
mov    %rax,%rbx
movslq %ebp,%rbp
add    %rbp,%rbx
mov    %rbx,%rdi
mov    0x10(%rsp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
add    (%rsp),%rbx
add    0xc(%rsp),%ebp
movslq %ebp,%rax
add    %rax,%r12
add    $0xffffffff,%r15d
jne    1240 <str_replace+0xf0>
jmp    1292 <str_replace+0x142>
xor    %r13d,%r13d
jmp    129d <str_replace+0x14d>
mov    %r13,%rbx
mov    %rbx,%rdi
mov    %r12,%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
mov    %r13,%rax
add    $0x18,%rsp
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@.str = [1 x i8] zeroinitializer
define i8* @str_replace(i8* %0, i8* %1, i8* %2, i32 %3) {
%5 = alloca i8*
%6 = alloca i8*
%7 = alloca i8*
%8 = alloca i8*
%9 = alloca i32
%10 = alloca i8*
%11 = alloca i8*
%12 = alloca i8*
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
%16 = alloca i32
store i8* %0, i8** %6
store i8* %1, i8** %7
store i8* %2, i8** %8
store i32 %3, i32* %9
%17 = load i8*, i8** %6
%18 = icmp ne i8* %17, null
br i1 %18, label %20, label %19
19: ; preds = %4
store i8* null, i8** %5
br label %113
20: ; preds = %4
%21 = load i8*, i8** %7
%22 = icmp ne i8* %21, null
br i1 %22, label %24, label %23
23: ; preds = %20
store i8* getelementptr inbounds ([1 x i8], [1 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8** %7
br label %24
24: ; preds = %23, %20
%25 = load i8*, i8** %7
%26 = call i32 @strlen(i8* %25)
store i32 %26, i32* %13
%27 = load i32, i32* %13
%28 = icmp ne i32 %27, 0
br i1 %28, label %30, label %29
29: ; preds = %24
store i8* null, i8** %5
br label %113
30: ; preds = %24
%31 = load i8*, i8** %8
%32 = icmp ne i8* %31, null
br i1 %32, label %34, label %33
33: ; preds = %30
store i8* getelementptr inbounds ([1 x i8], [1 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8** %8
br label %34
34: ; preds = %33, %30
%35 = load i8*, i8** %8
%36 = call i32 @strlen(i8* %35)
store i32 %36, i32* %14
%37 = load i8*, i8** %6
store i8* %37, i8** %11
store i32 0, i32* %16
br label %38
38: ; preds = %48, %34
%39 = load i8*, i8** %11
%40 = load i8*, i8** %7
%41 = call i8* @strstr(i8* %39, i8* %40)
store i8* %41, i8** %12
%42 = icmp ne i8* %41, null
br i1 %42, label %43, label %51
43: ; preds = %38
%44 = load i8*, i8** %12
%45 = load i32, i32* %13
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds i8, i8* %44, i64 %46
store i8* %47, i8** %11
br label %48
48: ; preds = %43
%49 = load i32, i32* %16
%50 = add nsw i32 %49, 1
store i32 %50, i32* %16
br label %38
51: ; preds = %38
%52 = load i32, i32* %9
%53 = icmp ne i32 %52, 0
br i1 %53, label %54, label %60
54: ; preds = %51
%55 = load i32, i32* %16
%56 = load i32, i32* %9
%57 = icmp ugt i32 %55, %56
br i1 %57, label %58, label %60
58: ; preds = %54
%59 = load i32, i32* %9
store i32 %59, i32* %16
br label %60
60: ; preds = %58, %54, %51
%61 = load i8*, i8** %6
%62 = call i32 @strlen(i8* %61)
%63 = load i32, i32* %14
%64 = load i32, i32* %13
%65 = sub nsw i32 %63, %64
%66 = load i32, i32* %16
%67 = mul nsw i32 %65, %66
%68 = add nsw i32 %62, %67
%69 = add nsw i32 %68, 1
%70 = call i8* @malloc(i32 %69)
store i8* %70, i8** %10
store i8* %70, i8** %12
%71 = load i8*, i8** %10
%72 = icmp ne i8* %71, null
br i1 %72, label %74, label %73
73: ; preds = %60
store i8* null, i8** %5
br label %113
74: ; preds = %60
br label %75
75: ; preds = %79, %74
%76 = load i32, i32* %16
%77 = add nsw i32 %76, -1
store i32 %77, i32* %16
%78 = icmp ne i32 %76, 0
br i1 %78, label %79, label %108
79: ; preds = %75
%80 = load i8*, i8** %6
%81 = load i8*, i8** %7
%82 = call i8* @strstr(i8* %80, i8* %81)
store i8* %82, i8** %11
%83 = load i8*, i8** %11
%84 = load i8*, i8** %6
%85 = ptrtoint i8* %83 to i64
%86 = ptrtoint i8* %84 to i64
%87 = sub i64 %85, %86
%88 = trunc i64 %87 to i32
store i32 %88, i32* %15
%89 = load i8*, i8** %12
%90 = load i8*, i8** %6
%91 = load i32, i32* %15
%92 = call i8* @strncpy(i8* %89, i8* %90, i32 %91)
%93 = load i32, i32* %15
%94 = sext i32 %93 to i64
%95 = getelementptr inbounds i8, i8* %92, i64 %94
store i8* %95, i8** %12
%96 = load i8*, i8** %12
%97 = load i8*, i8** %8
%98 = call i8* @strcpy(i8* %96, i8* %97)
%99 = load i32, i32* %14
%100 = sext i32 %99 to i64
%101 = getelementptr inbounds i8, i8* %98, i64 %100
store i8* %101, i8** %12
%102 = load i32, i32* %15
%103 = load i32, i32* %13
%104 = add nsw i32 %102, %103
%105 = load i8*, i8** %6
%106 = sext i32 %104 to i64
%107 = getelementptr inbounds i8, i8* %105, i64 %106
store i8* %107, i8** %6
br label %75
108: ; preds = %75
%109 = load i8*, i8** %12
%110 = load i8*, i8** %6
%111 = call i8* @strcpy(i8* %109, i8* %110)
%112 = load i8*, i8** %10
store i8* %112, i8** %5
br label %113
113: ; preds = %108, %73, %29, %19
%114 = load i8*, i8** %5
ret i8* %114
}

LLVM IR (-O2):
@.str = [1 x i8] zeroinitializer
define i8* @str_replace(i8* %0, i8* %1, i8* %2, i32 %3) {
%5 = icmp eq i8* %0, null
br i1 %5, label %67, label %6
6: ; preds = %4
%7 = icmp eq i8* %1, null
%8 = select i1 %7, i8* getelementptr inbounds ([1 x i8], [1 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8* %1
%9 = tail call i32 @strlen(i8* %8)
%10 = icmp eq i32 %9, 0
br i1 %10, label %67, label %11
11: ; preds = %6
%12 = icmp eq i8* %2, null
%13 = select i1 %12, i8* getelementptr inbounds ([1 x i8], [1 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8* %2
%14 = tail call i32 @strlen(i8* %13)
%15 = tail call i8* @strstr(i8* dereferenceable(1) %0, i8* dereferenceable(1) %8)
%16 = icmp eq i8* %15, null
br i1 %16, label %26, label %17
17: ; preds = %11
%18 = sext i32 %9 to i64
br label %19
19: ; preds = %17, %19
%20 = phi i8* [ %15, %17 ], [ %24, %19 ]
%21 = phi i32 [ 0, %17 ], [ %23, %19 ]
%22 = getelementptr inbounds i8, i8* %20, i64 %18
%23 = add nuw nsw i32 %21, 1
%24 = tail call i8* @strstr(i8* dereferenceable(1) %22, i8* dereferenceable(1) %8)
%25 = icmp eq i8* %24, null
br i1 %25, label %26, label %19
26: ; preds = %19, %11
%27 = phi i32 [ 0, %11 ], [ %23, %19 ]
%28 = icmp ne i32 %3, 0
%29 = icmp ugt i32 %27, %3
%30 = select i1 %28, i1 %29, i1 false
%31 = select i1 %30, i32 %3, i32 %27
%32 = tail call i32 @strlen(i8* %0)
%33 = sub nsw i32 %14, %9
%34 = mul nsw i32 %31, %33
%35 = add i32 %34, 1
%36 = add i32 %35, %32
%37 = tail call i8* @malloc(i32 %36)
%38 = icmp eq i8* %37, null
br i1 %38, label %67, label %39
39: ; preds = %26
%40 = icmp eq i32 %31, 0
br i1 %40, label %63, label %41
41: ; preds = %39
%42 = sext i32 %14 to i64
br label %43
43: ; preds = %41, %43
%44 = phi i32 [ %31, %41 ], [ %47, %43 ]
%45 = phi i8* [ %0, %41 ], [ %61, %43 ]
%46 = phi i8* [ %37, %41 ], [ %58, %43 ]
%47 = add nsw i32 %44, -1
%48 = tail call i8* @strstr(i8* dereferenceable(1) %45, i8* dereferenceable(1) %8)
%49 = ptrtoint i8* %48 to i64
%50 = ptrtoint i8* %45 to i64
%51 = sub i64 %49, %50
%52 = trunc i64 %51 to i32
%53 = tail call i8* @strncpy(i8* %46, i8* %45, i32 %52)
%54 = shl i64 %51, 32
%55 = ashr exact i64 %54, 32
%56 = getelementptr inbounds i8, i8* %53, i64 %55
%57 = tail call i8* @strcpy(i8* dereferenceable(1) %56, i8* dereferenceable(1) %13)
%58 = getelementptr inbounds i8, i8* %56, i64 %42
%59 = add nsw i32 %9, %52
%60 = sext i32 %59 to i64
%61 = getelementptr inbounds i8, i8* %45, i64 %60
%62 = icmp eq i32 %47, 0
br i1 %62, label %63, label %43
63: ; preds = %43, %39
%64 = phi i8* [ %37, %39 ], [ %58, %43 ]
%65 = phi i8* [ %0, %39 ], [ %61, %43 ]
%66 = tail call i8* @strcpy(i8* dereferenceable(1) %64, i8* dereferenceable(1) %65)
br label %67
67: ; preds = %26, %6, %4, %63
%68 = phi i8* [ %37, %63 ], [ null, %4 ], [ null, %6 ], [ null, %26 ]
ret i8* %68
}