#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);
char *strstr(char const *, char const *);
char *str_replace(const char *orig, const char *rep, const char *with) {
  char *result;
  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 (!with)
    with = "";
  len_with = strlen(with);
  ins = orig;
  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    12df <str_replace+0x18f>
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
jne    1192 <str_replace+0x42>
lea    0xe72(%rip),%rax
mov    %rax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
jne    11b4 <str_replace+0x64>
lea    0xe50(%rip),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%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     1207 <str_replace+0xb7>
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    11cf <str_replace+0x7f>
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    1246 <str_replace+0xf6>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    12df <str_replace+0x18f>
jmp    124b <str_replace+0xfb>
mov    -0x48(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x48(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
je     12ca <str_replace+0x17a>
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    124b <str_replace+0xfb>
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    %r13d,%r13d
test   %rdi,%rdi
je     1275 <str_replace+0x125>
mov    %rdx,%r12
mov    %rsi,%r15
mov    %rdi,%r14
test   %rsi,%rsi
lea    0xe83(%rip),%rbp
cmove  %rbp,%r15
mov    %r15,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,%ebx
test   %r12,%r12
cmove  %rbp,%r12
mov    %r12,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,0x8(%rsp)
mov    %r14,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
je     11d7 <str_replace+0x87>
movslq %ebx,%rbp
xor    %r13d,%r13d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
add    %rbp,%rax
add    $0x1,%r13d
mov    %rax,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
jne    11c0 <str_replace+0x70>
mov    %r14,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    0x8(%rsp),%ebp
mov    %ebp,%ecx
sub    %ebx,%ecx
imul   %r13d,%ecx
lea    (%rcx,%rax,1),%edi
add    $0x1,%edi
call   1060 <malloc@plt>
test   %rax,%rax
je     1275 <str_replace+0x125>
test   %r13d,%r13d
mov    %rax,0x18(%rsp)
je     1279 <str_replace+0x129>
movslq %ebp,%rcx
mov    %rcx,0x8(%rsp)
mov    %ebx,0x14(%rsp)
mov    %rax,%rbp
mov    %r15,0x20(%rsp)
nopl   0x0(%rax)
mov    %r14,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %r12,%r15
mov    %rax,%r12
sub    %r14,%r12
mov    %rbp,%rdi
mov    %r14,%rsi
mov    %r12d,%edx
call   1030 <strncpy@plt>
mov    %rax,%rbp
movslq %r12d,%rbx
mov    %r15,%r12
mov    0x20(%rsp),%r15
add    %rbx,%rbp
mov    %rbp,%rdi
mov    %r12,%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
add    0x8(%rsp),%rbp
add    0x14(%rsp),%ebx
movslq %ebx,%rax
add    %rax,%r14
add    $0xffffffff,%r13d
jne    1220 <str_replace+0xd0>
jmp    127c <str_replace+0x12c>
xor    %eax,%eax
jmp    128c <str_replace+0x13c>
mov    %rax,%rbp
mov    %rbp,%rdi
mov    %r14,%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):
@.str = [1 x i8] zeroinitializer
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 %98
18: ; preds = %3
%19 = load i8*, i8** %6
%20 = icmp ne i8* %19, null
br i1 %20, label %22, label %21
21: ; preds = %18
store i8* getelementptr inbounds ([1 x i8], [1 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8** %6
br label %22
22: ; preds = %21, %18
%23 = load i8*, i8** %6
%24 = call i32 @strlen(i8* %23)
store i32 %24, i32* %11
%25 = load i8*, i8** %7
%26 = icmp ne i8* %25, null
br i1 %26, label %28, label %27
27: ; preds = %22
store i8* getelementptr inbounds ([1 x i8], [1 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8** %7
br label %28
28: ; preds = %27, %22
%29 = load i8*, i8** %7
%30 = call i32 @strlen(i8* %29)
store i32 %30, i32* %12
%31 = load i8*, i8** %5
store i8* %31, i8** %9
store i32 0, i32* %14
br label %32
32: ; preds = %42, %28
%33 = load i8*, i8** %9
%34 = load i8*, i8** %6
%35 = call i8* @strstr(i8* %33, i8* %34)
store i8* %35, i8** %10
%36 = icmp ne i8* %35, null
br i1 %36, label %37, label %45
37: ; preds = %32
%38 = load i8*, i8** %10
%39 = load i32, i32* %11
%40 = sext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds i8, i8* %38, i64 %40
store i8* %41, i8** %9
br label %42
42: ; preds = %37
%43 = load i32, i32* %14
%44 = add nsw i32 %43, 1
store i32 %44, i32* %14
br label %32
45: ; preds = %32
%46 = load i8*, i8** %5
%47 = call i32 @strlen(i8* %46)
%48 = load i32, i32* %12
%49 = load i32, i32* %11
%50 = sub nsw i32 %48, %49
%51 = load i32, i32* %14
%52 = mul nsw i32 %50, %51
%53 = add nsw i32 %47, %52
%54 = add nsw i32 %53, 1
%55 = call i8* @malloc(i32 %54)
store i8* %55, i8** %8
store i8* %55, i8** %10
%56 = load i8*, i8** %8
%57 = icmp ne i8* %56, null
br i1 %57, label %59, label %58
58: ; preds = %45
store i8* null, i8** %4
br label %98
59: ; preds = %45
br label %60
60: ; preds = %64, %59
%61 = load i32, i32* %14
%62 = add nsw i32 %61, -1
store i32 %62, i32* %14
%63 = icmp ne i32 %61, 0
br i1 %63, label %64, label %93
64: ; preds = %60
%65 = load i8*, i8** %5
%66 = load i8*, i8** %6
%67 = call i8* @strstr(i8* %65, i8* %66)
store i8* %67, i8** %9
%68 = load i8*, i8** %9
%69 = load i8*, i8** %5
%70 = ptrtoint i8* %68 to i64
%71 = ptrtoint i8* %69 to i64
%72 = sub i64 %70, %71
%73 = trunc i64 %72 to i32
store i32 %73, i32* %13
%74 = load i8*, i8** %10
%75 = load i8*, i8** %5
%76 = load i32, i32* %13
%77 = call i8* @strncpy(i8* %74, i8* %75, i32 %76)
%78 = load i32, i32* %13
%79 = sext i32 %78 to i64
%80 = getelementptr inbounds i8, i8* %77, i64 %79
store i8* %80, i8** %10
%81 = load i8*, i8** %10
%82 = load i8*, i8** %7
%83 = call i8* @strcpy(i8* %81, i8* %82)
%84 = load i32, i32* %12
%85 = sext i32 %84 to i64
%86 = getelementptr inbounds i8, i8* %83, i64 %85
store i8* %86, i8** %10
%87 = load i32, i32* %13
%88 = load i32, i32* %11
%89 = add nsw i32 %87, %88
%90 = load i8*, i8** %5
%91 = sext i32 %89 to i64
%92 = getelementptr inbounds i8, i8* %90, i64 %91
store i8* %92, i8** %5
br label %60
93: ; preds = %60
%94 = load i8*, i8** %10
%95 = load i8*, i8** %5
%96 = call i8* @strcpy(i8* %94, i8* %95)
%97 = load i8*, i8** %8
store i8* %97, i8** %4
br label %98
98: ; preds = %93, %58, %17
%99 = load i8*, i8** %4
ret i8* %99
}

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