#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 */
int strlen(char const *);
void pre_process(const char *in, char *out) {
  int len = strlen(in);
  *(out++) = '^';
  if (len == 0)
    goto _out;
  for (int i = 0; i < len; i++) {
    *(out++) = '#';
    *(out++) = *(in++);
  }
_out:
  *(out++) = '$';
  *(out++) = '\0';
  return;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<pre_process>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x20,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
call   1030 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x14(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,-0x10(%rbp)
movb   $0x5e,(%rax)
cmpl   $0x0,-0x14(%rbp)
jne    114d <pre_process+0x3d>
jmp    11a7 <pre_process+0x97>
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11a2 <pre_process+0x92>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,-0x10(%rbp)
movb   $0x23,(%rax)
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,-0x8(%rbp)
mov    (%rax),%cl
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,%rdx
add    $0x1,%rdx
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
mov    %cl,(%rax)
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1154 <pre_process+0x44>
jmp    11a7 <pre_process+0x97>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,-0x10(%rbp)
movb   $0x24,(%rax)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    %rcx,-0x10(%rbp)
movb   $0x0,(%rax)
add    $0x20,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<pre_process>:
push   %r15
push   %r14
push   %rbx
mov    %rsi,%r14
mov    %rdi,%r15
call   1030 <strlen@plt>
lea    0x1(%r14),%rcx
movb   $0x5e,(%r14)
test   %eax,%eax
jle    12de <pre_process+0x1ce>
lea    -0x1(%rax),%esi
xor    %r9d,%r9d
cmp    $0xf,%esi
jb     124e <pre_process+0x13e>
lea    (%rsi,%r15,1),%rdx
add    $0x1,%rdx
cmp    %rdx,%rcx
jae    115d <pre_process+0x4d>
lea    (%r14,%rsi,2),%rdx
add    $0x3,%rdx
cmp    %r15,%rdx
ja     124e <pre_process+0x13e>
add    $0x1,%rsi
mov    %rsi,%r9
and    $0xfffffffffffffff0,%r9
lea    -0x10(%r9),%rdx
mov    %rdx,%r8
shr    $0x4,%r8
add    $0x1,%r8
test   %rdx,%rdx
je     12e9 <pre_process+0x1d9>
mov    %r8,%rdx
and    $0xfffffffffffffffe,%rdx
xor    %edi,%edi
movdqa 0xe6f(%rip),%xmm0
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
movq   (%r15,%rdi,1),%xmm1
movq   0x8(%r15,%rdi,1),%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm3
punpcklbw %xmm1,%xmm3
movdqu %xmm3,0x1(%r14,%rdi,2)
movdqa %xmm0,%xmm1
punpcklbw %xmm2,%xmm1
movdqu %xmm1,0x11(%r14,%rdi,2)
movq   0x10(%r15,%rdi,1),%xmm1
movq   0x18(%r15,%rdi,1),%xmm2
movdqa %xmm0,%xmm3
punpcklbw %xmm1,%xmm3
movdqu %xmm3,0x21(%r14,%rdi,2)
movdqa %xmm0,%xmm1
punpcklbw %xmm2,%xmm1
movdqu %xmm1,0x31(%r14,%rdi,2)
add    $0x20,%rdi
add    $0xfffffffffffffffe,%rdx
jne    11a0 <pre_process+0x90>
test   $0x1,%r8b
je     123e <pre_process+0x12e>
lea    (%rdi,%rdi,1),%rdx
or     $0x10,%rdx
movq   (%r15,%rdi,1),%xmm0
movq   0x8(%r15,%rdi,1),%xmm1
movdqa 0xddc(%rip),%xmm2
movdqa %xmm2,%xmm3
punpcklbw %xmm0,%xmm3
movdqu %xmm3,0x1(%r14,%rdi,2)
punpcklbw %xmm1,%xmm2
movdqu %xmm2,0x1(%r14,%rdx,1)
lea    (%rcx,%r9,2),%rcx
cmp    %r9,%rsi
je     12de <pre_process+0x1ce>
add    %r9,%r15
mov    %eax,%edi
sub    %r9d,%edi
mov    %r9d,%esi
not    %esi
add    %eax,%esi
and    $0x3,%edi
je     128d <pre_process+0x17d>
neg    %edi
xor    %edx,%edx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   (%rax)
movb   $0x23,(%rcx)
movzbl (%r15),%ebx
add    $0x1,%r15
mov    %bl,0x1(%rcx)
add    $0x2,%rcx
add    $0xffffffffffffffff,%rdx
cmp    %edx,%edi
jne    1270 <pre_process+0x160>
sub    %edx,%r9d
cmp    $0x3,%esi
jb     12de <pre_process+0x1ce>
sub    %r9d,%eax
xor    %edx,%edx
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movb   $0x23,(%rcx)
movzbl (%r15,%rdx,1),%ebx
mov    %bl,0x1(%rcx)
movb   $0x23,0x2(%rcx)
movzbl 0x1(%r15,%rdx,1),%ebx
mov    %bl,0x3(%rcx)
movb   $0x23,0x4(%rcx)
movzbl 0x2(%r15,%rdx,1),%ebx
mov    %bl,0x5(%rcx)
movb   $0x23,0x6(%rcx)
movzbl 0x3(%r15,%rdx,1),%ebx
mov    %bl,0x7(%rcx)
add    $0x8,%rcx
add    $0x4,%rdx
cmp    %edx,%eax
jne    12a0 <pre_process+0x190>
movw   $0x24,(%rcx)
pop    %rbx
pop    %r14
pop    %r15
ret
xor    %edi,%edi
test   $0x1,%r8b
jne    1207 <pre_process+0xf7>
jmp    123e <pre_process+0x12e>

LLVM IR (-O0):
define void @pre_process(i8* %0, i8* %1) {
%3 = alloca i8*
%4 = alloca i8*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
store i8* %0, i8** %3
store i8* %1, i8** %4
%7 = load i8*, i8** %3
%8 = call i32 @strlen(i8* %7)
store i32 %8, i32* %5
%9 = load i8*, i8** %4
%10 = getelementptr inbounds i8, i8* %9, i32 1
store i8* %10, i8** %4
store i8 94, i8* %9
%11 = load i32, i32* %5
%12 = icmp eq i32 %11, 0
br i1 %12, label %13, label %14
13: ; preds = %2
br label %31
14: ; preds = %2
store i32 0, i32* %6
br label %15
15: ; preds = %27, %14
%16 = load i32, i32* %6
%17 = load i32, i32* %5
%18 = icmp slt i32 %16, %17
br i1 %18, label %19, label %30
19: ; preds = %15
%20 = load i8*, i8** %4
%21 = getelementptr inbounds i8, i8* %20, i32 1
store i8* %21, i8** %4
store i8 35, i8* %20
%22 = load i8*, i8** %3
%23 = getelementptr inbounds i8, i8* %22, i32 1
store i8* %23, i8** %3
%24 = load i8, i8* %22
%25 = load i8*, i8** %4
%26 = getelementptr inbounds i8, i8* %25, i32 1
store i8* %26, i8** %4
store i8 %24, i8* %25
br label %27
27: ; preds = %19
%28 = load i32, i32* %6
%29 = add nsw i32 %28, 1
store i32 %29, i32* %6
br label %15
30: ; preds = %15
br label %31
31: ; preds = %30, %13
%32 = load i8*, i8** %4
%33 = getelementptr inbounds i8, i8* %32, i32 1
store i8* %33, i8** %4
store i8 36, i8* %32
%34 = load i8*, i8** %4
%35 = getelementptr inbounds i8, i8* %34, i32 1
store i8* %35, i8** %4
store i8 0, i8* %34
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @pre_process(i8* %0, i8* nocapture writeonly %1) {
%3 = tail call i32 @strlen(i8* %0)
%4 = getelementptr i8, i8* %1, i64 1
store i8 94, i8* %1
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %148
6: ; preds = %2
%7 = add i32 %3, -1
%8 = zext i32 %7 to i64
%9 = add nuw nsw i64 %8, 1
%10 = icmp ult i32 %7, 15
br i1 %10, label %99, label %11
11: ; preds = %6
%12 = add i32 %3, -1
%13 = zext i32 %12 to i64
%14 = shl nuw nsw i64 %13, 1
%15 = add nuw nsw i64 %14, 3
%16 = getelementptr i8, i8* %1, i64 %15
%17 = add nuw nsw i64 %13, 1
%18 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %17
%19 = icmp ult i8* %4, %18
%20 = icmp ugt i8* %16, %0
%21 = and i1 %19, %20
br i1 %21, label %99, label %22
22: ; preds = %11
%23 = and i64 %9, 8589934576
%24 = trunc i64 %23 to i32
%25 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %23
%26 = shl nuw nsw i64 %23, 1
%27 = getelementptr i8, i8* %4, i64 %26
%28 = add nsw i64 %23, -16
%29 = lshr exact i64 %28, 4
%30 = add nuw nsw i64 %29, 1
%31 = and i64 %30, 1
%32 = icmp eq i64 %28, 0
br i1 %32, label %76, label %33
33: ; preds = %22
%34 = and i64 %30, 2305843009213693950
%35 = getelementptr i8, i8* %1, i64 1
%36 = getelementptr i8, i8* %1, i64 1
%37 = getelementptr i8, i8* %1, i64 1
%38 = getelementptr i8, i8* %1, i64 1
br label %39
39: ; preds = %39, %33
%40 = phi i64 [ 0, %33 ], [ %73, %39 ]
%41 = phi i64 [ 0, %33 ], [ %74, %39 ]
%42 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %40
%43 = shl i64 %40, 1
%44 = shl i64 %40, 1
%45 = or i64 %44, 16
%46 = bitcast i8* %42 to <8 x i8>*
%47 = load <8 x i8>, <8 x i8>* %46
%48 = getelementptr i8, i8* %42, i64 8
%49 = bitcast i8* %48 to <8 x i8>*
%50 = load <8 x i8>, <8 x i8>* %49
%51 = getelementptr inbounds i8, i8* %35, i64 %43
%52 = bitcast i8* %51 to <16 x i8>*
%53 = getelementptr inbounds i8, i8* %36, i64 %45
%54 = bitcast i8* %53 to <16 x i8>*
%55 = shufflevector <8 x i8> <i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35>, <8 x i8> %47, <16 x i32> <i32 0, i32 8, i32 1, i32 9, i32 2, i32 10, i32 3, i32 11, i32 4, i32 12, i32 5, i32 13, i32 6, i32 14, i32 7, i32 15>
store <16 x i8> %55, <16 x i8>* %52
%56 = shufflevector <8 x i8> <i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35>, <8 x i8> %50, <16 x i32> <i32 0, i32 8, i32 1, i32 9, i32 2, i32 10, i32 3, i32 11, i32 4, i32 12, i32 5, i32 13, i32 6, i32 14, i32 7, i32 15>
store <16 x i8> %56, <16 x i8>* %54
%57 = or i64 %40, 16
%58 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %57
%59 = shl i64 %57, 1
%60 = shl i64 %57, 1
%61 = or i64 %60, 16
%62 = bitcast i8* %58 to <8 x i8>*
%63 = load <8 x i8>, <8 x i8>* %62
%64 = getelementptr i8, i8* %58, i64 8
%65 = bitcast i8* %64 to <8 x i8>*
%66 = load <8 x i8>, <8 x i8>* %65
%67 = getelementptr inbounds i8, i8* %37, i64 %59
%68 = bitcast i8* %67 to <16 x i8>*
%69 = getelementptr inbounds i8, i8* %38, i64 %61
%70 = bitcast i8* %69 to <16 x i8>*
%71 = shufflevector <8 x i8> <i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35>, <8 x i8> %63, <16 x i32> <i32 0, i32 8, i32 1, i32 9, i32 2, i32 10, i32 3, i32 11, i32 4, i32 12, i32 5, i32 13, i32 6, i32 14, i32 7, i32 15>
store <16 x i8> %71, <16 x i8>* %68
%72 = shufflevector <8 x i8> <i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35>, <8 x i8> %66, <16 x i32> <i32 0, i32 8, i32 1, i32 9, i32 2, i32 10, i32 3, i32 11, i32 4, i32 12, i32 5, i32 13, i32 6, i32 14, i32 7, i32 15>
store <16 x i8> %72, <16 x i8>* %70
%73 = add nuw i64 %40, 32
%74 = add i64 %41, 2
%75 = icmp eq i64 %74, %34
br i1 %75, label %76, label %39
76: ; preds = %39, %22
%77 = phi i64 [ 0, %22 ], [ %73, %39 ]
%78 = icmp eq i64 %31, 0
br i1 %78, label %97, label %79
79: ; preds = %76
%80 = getelementptr i8, i8* %0, i64 %77
%81 = shl i64 %77, 1
%82 = shl i64 %77, 1
%83 = or i64 %82, 16
%84 = getelementptr i8, i8* %1, i64 1
%85 = getelementptr i8, i8* %1, i64 1
%86 = bitcast i8* %80 to <8 x i8>*
%87 = load <8 x i8>, <8 x i8>* %86
%88 = getelementptr i8, i8* %80, i64 8
%89 = bitcast i8* %88 to <8 x i8>*
%90 = load <8 x i8>, <8 x i8>* %89
%91 = getelementptr inbounds i8, i8* %84, i64 %81
%92 = bitcast i8* %91 to <16 x i8>*
%93 = getelementptr inbounds i8, i8* %85, i64 %83
%94 = bitcast i8* %93 to <16 x i8>*
%95 = shufflevector <8 x i8> <i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35>, <8 x i8> %87, <16 x i32> <i32 0, i32 8, i32 1, i32 9, i32 2, i32 10, i32 3, i32 11, i32 4, i32 12, i32 5, i32 13, i32 6, i32 14, i32 7, i32 15>
store <16 x i8> %95, <16 x i8>* %92
%96 = shufflevector <8 x i8> <i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35, i8 35>, <8 x i8> %90, <16 x i32> <i32 0, i32 8, i32 1, i32 9, i32 2, i32 10, i32 3, i32 11, i32 4, i32 12, i32 5, i32 13, i32 6, i32 14, i32 7, i32 15>
store <16 x i8> %96, <16 x i8>* %94
br label %97
97: ; preds = %76, %79
%98 = icmp eq i64 %9, %23
br i1 %98, label %148, label %99
99: ; preds = %11, %6, %97
%100 = phi i32 [ 0, %11 ], [ 0, %6 ], [ %24, %97 ]
%101 = phi i8* [ %0, %11 ], [ %0, %6 ], [ %25, %97 ]
%102 = phi i8* [ %4, %11 ], [ %4, %6 ], [ %27, %97 ]
%103 = sub i32 %3, %100
%104 = xor i32 %100, -1
%105 = add i32 %3, %104
%106 = and i32 %103, 3
%107 = icmp eq i32 %106, 0
br i1 %107, label %120, label %108
108: ; preds = %99, %108
%109 = phi i32 [ %117, %108 ], [ %100, %99 ]
%110 = phi i8* [ %114, %108 ], [ %101, %99 ]
%111 = phi i8* [ %116, %108 ], [ %102, %99 ]
%112 = phi i32 [ %118, %108 ], [ 0, %99 ]
%113 = getelementptr inbounds i8, i8* %111, i64 1
store i8 35, i8* %111
%114 = getelementptr inbounds i8, i8* %110, i64 1
%115 = load i8, i8* %110
%116 = getelementptr inbounds i8, i8* %111, i64 2
store i8 %115, i8* %113
%117 = add nuw nsw i32 %109, 1
%118 = add i32 %112, 1
%119 = icmp eq i32 %118, %106
br i1 %119, label %120, label %108
120: ; preds = %108, %99
%121 = phi i8* [ undef, %99 ], [ %116, %108 ]
%122 = phi i32 [ %100, %99 ], [ %117, %108 ]
%123 = phi i8* [ %101, %99 ], [ %114, %108 ]
%124 = phi i8* [ %102, %99 ], [ %116, %108 ]
%125 = icmp ult i32 %105, 3
br i1 %125, label %148, label %126
126: ; preds = %120, %126
%127 = phi i32 [ %146, %126 ], [ %122, %120 ]
%128 = phi i8* [ %143, %126 ], [ %123, %120 ]
%129 = phi i8* [ %145, %126 ], [ %124, %120 ]
%130 = getelementptr inbounds i8, i8* %129, i64 1
store i8 35, i8* %129
%131 = getelementptr inbounds i8, i8* %128, i64 1
%132 = load i8, i8* %128
%133 = getelementptr inbounds i8, i8* %129, i64 2
store i8 %132, i8* %130
%134 = getelementptr inbounds i8, i8* %129, i64 3
store i8 35, i8* %133
%135 = getelementptr inbounds i8, i8* %128, i64 2
%136 = load i8, i8* %131
%137 = getelementptr inbounds i8, i8* %129, i64 4
store i8 %136, i8* %134
%138 = getelementptr inbounds i8, i8* %129, i64 5
store i8 35, i8* %137
%139 = getelementptr inbounds i8, i8* %128, i64 3
%140 = load i8, i8* %135
%141 = getelementptr inbounds i8, i8* %129, i64 6
store i8 %140, i8* %138
%142 = getelementptr inbounds i8, i8* %129, i64 7
store i8 35, i8* %141
%143 = getelementptr inbounds i8, i8* %128, i64 4
%144 = load i8, i8* %139
%145 = getelementptr inbounds i8, i8* %129, i64 8
store i8 %144, i8* %142
%146 = add nuw nsw i32 %127, 4
%147 = icmp eq i32 %146, %3
br i1 %147, label %148, label %126
148: ; preds = %120, %126, %97, %2
%149 = phi i8* [ %4, %2 ], [ %27, %97 ], [ %121, %120 ], [ %145, %126 ]
%150 = getelementptr inbounds i8, i8* %149, i64 1
store i8 36, i8* %149
store i8 0, i8* %150
ret void
}