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


x86 assembly (clang, -O0):
<str_replace>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x50,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,%edi
add    $0x1,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rdi
mov    -0x8(%rbp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x44(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x48(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x3c(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
cmp    $0x0,%rax
je     11eb <str_replace+0x9b>
mov    -0x38(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
jmp    11b3 <str_replace+0x63>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,%edi
mov    -0x48(%rbp),%eax
sub    -0x44(%rbp),%eax
imul   -0x3c(%rbp),%eax
add    %eax,%edi
add    $0x1,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x3c(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x3c(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
je     1291 <str_replace+0x141>
mov    -0x20(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %eax,-0x40(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rsi
mov    -0x40(%rbp),%edx
call   1030 <strncpy@plt>
movslq -0x40(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
movslq -0x48(%rbp),%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x40(%rbp),%ecx
add    -0x44(%rbp),%ecx
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq %ecx,%rcx
add    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
jmp    1212 <str_replace+0xc2>
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
mov    -0x28(%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
mov    %rdx,%r14
mov    %rsi,%rbx
mov    %rdi,%rbp
call   1050 <strlen@plt>
lea    0x1(%rax),%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%r15
mov    %rax,%rdi
mov    %rbp,%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
mov    %rbx,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,%ebp
mov    %r14,0x8(%rsp)
mov    %r14,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,%r12d
mov    %r15,%rdi
mov    %rbx,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
je     11d9 <str_replace+0x89>
mov    %ebp,%r13d
movslq %ebp,%rbp
xor    %r14d,%r14d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
add    %rbp,%rax
add    $0x1,%r14d
mov    %rax,%rdi
mov    %rbx,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
jne    11c0 <str_replace+0x70>
jmp    11df <str_replace+0x8f>
mov    %ebp,%r13d
xor    %r14d,%r14d
mov    %r15,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %r12d,%ecx
sub    %r13d,%ecx
imul   %r14d,%ecx
lea    (%rcx,%rax,1),%edi
add    $0x1,%edi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,%rbp
test   %r14d,%r14d
mov    %rax,0x10(%rsp)
je     126a <str_replace+0x11a>
movslq %r12d,%rcx
mov    %rcx,0x20(%rsp)
mov    %r13d,0x4(%rsp)
mov    %rbx,0x18(%rsp)
mov    0x8(%rsp),%r13
mov    %r15,%rdi
mov    0x18(%rsp),%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,%r12
sub    %r15,%r12
mov    %rbp,%rdi
mov    %r15,%rsi
mov    %r12d,%edx
call   1030 <strncpy@plt>
mov    %rax,%rbp
movslq %r12d,%rbx
add    %rbx,%rbp
mov    %rbp,%rdi
mov    %r13,%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
add    0x20(%rsp),%rbp
add    0x4(%rsp),%ebx
movslq %ebx,%rax
add    %rax,%r15
add    $0xffffffff,%r14d
jne    1220 <str_replace+0xd0>
mov    %rbp,%rdi
mov    %r15,%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
mov    0x10(%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** %4
store i8* %1, i8** %5
store i8* %2, i8** %6
%15 = load i8*, i8** %4
%16 = call i32 @strlen(i8* %15)
%17 = add nsw i32 %16, 1
%18 = call i8* @malloc(i32 %17)
store i8* %18, i8** %7
%19 = load i8*, i8** %7
%20 = load i8*, i8** %4
%21 = call i8* @strcpy(i8* %19, i8* %20)
store i8* %21, i8** %7
%22 = load i8*, i8** %5
%23 = call i32 @strlen(i8* %22)
store i32 %23, i32* %13
%24 = load i8*, i8** %6
%25 = call i32 @strlen(i8* %24)
store i32 %25, i32* %14
%26 = load i8*, i8** %7
store i8* %26, i8** %9
store i32 0, i32* %11
br label %27
27: ; preds = %37, %3
%28 = load i8*, i8** %9
%29 = load i8*, i8** %5
%30 = call i8* @strstr(i8* %28, i8* %29)
store i8* %30, i8** %10
%31 = icmp ne i8* %30, null
br i1 %31, label %32, label %40
32: ; preds = %27
%33 = load i8*, i8** %10
%34 = load i32, i32* %13
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds i8, i8* %33, i64 %35
store i8* %36, i8** %9
br label %37
37: ; preds = %32
%38 = load i32, i32* %11
%39 = add nsw i32 %38, 1
store i32 %39, i32* %11
br label %27
40: ; preds = %27
%41 = load i8*, i8** %7
%42 = call i32 @strlen(i8* %41)
%43 = load i32, i32* %14
%44 = load i32, i32* %13
%45 = sub nsw i32 %43, %44
%46 = load i32, i32* %11
%47 = mul nsw i32 %45, %46
%48 = add nsw i32 %42, %47
%49 = add nsw i32 %48, 1
%50 = call i8* @malloc(i32 %49)
store i8* %50, i8** %8
store i8* %50, i8** %10
br label %51
51: ; preds = %55, %40
%52 = load i32, i32* %11
%53 = add nsw i32 %52, -1
store i32 %53, i32* %11
%54 = icmp ne i32 %52, 0
br i1 %54, label %55, label %84
55: ; preds = %51
%56 = load i8*, i8** %7
%57 = load i8*, i8** %5
%58 = call i8* @strstr(i8* %56, i8* %57)
store i8* %58, i8** %9
%59 = load i8*, i8** %9
%60 = load i8*, i8** %7
%61 = ptrtoint i8* %59 to i64
%62 = ptrtoint i8* %60 to i64
%63 = sub i64 %61, %62
%64 = trunc i64 %63 to i32
store i32 %64, i32* %12
%65 = load i8*, i8** %10
%66 = load i8*, i8** %7
%67 = load i32, i32* %12
%68 = call i8* @strncpy(i8* %65, i8* %66, i32 %67)
%69 = load i32, i32* %12
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds i8, i8* %68, i64 %70
store i8* %71, i8** %10
%72 = load i8*, i8** %10
%73 = load i8*, i8** %6
%74 = call i8* @strcpy(i8* %72, i8* %73)
%75 = load i32, i32* %14
%76 = sext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr inbounds i8, i8* %74, i64 %76
store i8* %77, i8** %10
%78 = load i32, i32* %12
%79 = load i32, i32* %13
%80 = add nsw i32 %78, %79
%81 = load i8*, i8** %7
%82 = sext i32 %80 to i64
%83 = getelementptr inbounds i8, i8* %81, i64 %82
store i8* %83, i8** %7
br label %51
84: ; preds = %51
%85 = load i8*, i8** %10
%86 = load i8*, i8** %7
%87 = call i8* @strcpy(i8* %85, i8* %86)
%88 = load i8*, i8** %8
ret i8* %88
}

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