#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 *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;
  if (!rep || !(len_rep = strlen(rep)))
    return NULL;
  if (!(ins = strstr(orig, rep)))
    return NULL;
  if (!with)
    with = "";
  len_with = strlen(with);
  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):
<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 <replace+0x2c>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    130a <replace+0x1ba>
cmpq   $0x0,-0x18(%rbp)
je     119c <replace+0x4c>
mov    -0x18(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
jne    11a9 <replace+0x59>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    130a <replace+0x1ba>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,-0x30(%rbp)
cmp    $0x0,%rax
jne    11d1 <replace+0x81>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    130a <replace+0x1ba>
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
jne    11e7 <replace+0x97>
lea    0xe1d(%rip),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,-0x40(%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     1232 <replace+0xe2>
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    11fa <replace+0xaa>
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    1271 <replace+0x121>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    130a <replace+0x1ba>
jmp    1276 <replace+0x126>
mov    -0x48(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x48(%rbp)
cmp    $0x0,%eax
je     12f5 <replace+0x1a5>
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    1276 <replace+0x126>
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):
<replace>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
sub    $0x28,%rsp
xor    %eax,%eax
test   %rdi,%rdi
je     12a3 <replace+0x153>
mov    %rsi,%r14
test   %rsi,%rsi
je     12a3 <replace+0x153>
mov    %rdx,%rbp
mov    %rdi,%r13
mov    %r14,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
test   %eax,%eax
je     128c <replace+0x13c>
mov    %eax,%r15d
mov    %r13,%rdi
mov    %r14,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
xor    %r12d,%r12d
test   %rax,%rax
je     128c <replace+0x13c>
mov    %rax,%rbx
test   %rbp,%rbp
lea    0xe4e(%rip),%rdi
cmovne %rbp,%rdi
mov    %rdi,0x20(%rsp)
call   1050 <strlen@plt>
mov    %eax,0x8(%rsp)
mov    %rbx,%rdi
mov    %r14,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
je     11f7 <replace+0xa7>
movslq %r15d,%rbp
xor    %r12d,%r12d
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    %rbp,%rax
add    $0x1,%r12d
mov    %rax,%rdi
mov    %r14,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
jne    11e0 <replace+0x90>
mov    %r13,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    0x8(%rsp),%ebp
mov    %ebp,%ecx
sub    %r15d,%ecx
imul   %r12d,%ecx
lea    (%rcx,%rax,1),%edi
add    $0x1,%edi
call   1060 <malloc@plt>
test   %rax,%rax
je     128c <replace+0x13c>
test   %r12d,%r12d
mov    %rax,0x18(%rsp)
je     1290 <replace+0x140>
movslq %ebp,%rcx
mov    %rcx,0x8(%rsp)
mov    %rax,%rbp
mov    %r15d,0x14(%rsp)
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r13,%rdi
mov    %r14,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,%r15
sub    %r13,%r15
mov    %rbp,%rdi
mov    %r13,%rsi
mov    %r15d,%edx
call   1030 <strncpy@plt>
mov    %rax,%rbp
movslq %r15d,%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,%r12d
jne    1240 <replace+0xf0>
jmp    1293 <replace+0x143>
xor    %eax,%eax
jmp    12a3 <replace+0x153>
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):
@.str = [1 x i8] zeroinitializer
define i8* @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 %105
18: ; preds = %3
%19 = load i8*, i8** %6
%20 = icmp ne i8* %19, null
br i1 %20, label %21, label %25
21: ; preds = %18
%22 = load i8*, i8** %6
%23 = call i32 @strlen(i8* %22)
store i32 %23, i32* %11
%24 = icmp ne i32 %23, 0
br i1 %24, label %26, label %25
25: ; preds = %21, %18
store i8* null, i8** %4
br label %105
26: ; preds = %21
%27 = load i8*, i8** %5
%28 = load i8*, i8** %6
%29 = call i8* @strstr(i8* %27, i8* %28)
store i8* %29, i8** %9
%30 = icmp ne i8* %29, null
br i1 %30, label %32, label %31
31: ; preds = %26
store i8* null, i8** %4
br label %105
32: ; preds = %26
%33 = load i8*, i8** %7
%34 = icmp ne i8* %33, null
br i1 %34, label %36, label %35
35: ; preds = %32
store i8* getelementptr inbounds ([1 x i8], [1 x i8]* @.str, i64 0, i64 0), i8** %7
br label %36
36: ; preds = %35, %32
%37 = load i8*, i8** %7
%38 = call i32 @strlen(i8* %37)
store i32 %38, i32* %12
store i32 0, i32* %14
br label %39
39: ; preds = %49, %36
%40 = load i8*, i8** %9
%41 = load i8*, i8** %6
%42 = call i8* @strstr(i8* %40, i8* %41)
store i8* %42, i8** %10
%43 = icmp ne i8* %42, null
br i1 %43, label %44, label %52
44: ; preds = %39
%45 = load i8*, i8** %10
%46 = load i32, i32* %11
%47 = sext i32 %46 to i64
%48 = getelementptr inbounds i8, i8* %45, i64 %47
store i8* %48, i8** %9
br label %49
49: ; preds = %44
%50 = load i32, i32* %14
%51 = add nsw i32 %50, 1
store i32 %51, i32* %14
br label %39
52: ; preds = %39
%53 = load i8*, i8** %5
%54 = call i32 @strlen(i8* %53)
%55 = load i32, i32* %12
%56 = load i32, i32* %11
%57 = sub nsw i32 %55, %56
%58 = load i32, i32* %14
%59 = mul nsw i32 %57, %58
%60 = add nsw i32 %54, %59
%61 = add nsw i32 %60, 1
%62 = call i8* @malloc(i32 %61)
store i8* %62, i8** %8
store i8* %62, i8** %10
%63 = load i8*, i8** %8
%64 = icmp ne i8* %63, null
br i1 %64, label %66, label %65
65: ; preds = %52
store i8* null, i8** %4
br label %105
66: ; preds = %52
br label %67
67: ; preds = %71, %66
%68 = load i32, i32* %14
%69 = add nsw i32 %68, -1
store i32 %69, i32* %14
%70 = icmp ne i32 %68, 0
br i1 %70, label %71, label %100
71: ; preds = %67
%72 = load i8*, i8** %5
%73 = load i8*, i8** %6
%74 = call i8* @strstr(i8* %72, i8* %73)
store i8* %74, i8** %9
%75 = load i8*, i8** %9
%76 = load i8*, i8** %5
%77 = ptrtoint i8* %75 to i64
%78 = ptrtoint i8* %76 to i64
%79 = sub i64 %77, %78
%80 = trunc i64 %79 to i32
store i32 %80, i32* %13
%81 = load i8*, i8** %10
%82 = load i8*, i8** %5
%83 = load i32, i32* %13
%84 = call i8* @strncpy(i8* %81, i8* %82, i32 %83)
%85 = load i32, i32* %13
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds i8, i8* %84, i64 %86
store i8* %87, i8** %10
%88 = load i8*, i8** %10
%89 = load i8*, i8** %7
%90 = call i8* @strcpy(i8* %88, i8* %89)
%91 = load i32, i32* %12
%92 = sext i32 %91 to i64
%93 = getelementptr inbounds i8, i8* %90, i64 %92
store i8* %93, i8** %10
%94 = load i32, i32* %13
%95 = load i32, i32* %11
%96 = add nsw i32 %94, %95
%97 = load i8*, i8** %5
%98 = sext i32 %96 to i64
%99 = getelementptr inbounds i8, i8* %97, i64 %98
store i8* %99, i8** %5
br label %67
100: ; preds = %67
%101 = load i8*, i8** %10
%102 = load i8*, i8** %5
%103 = call i8* @strcpy(i8* %101, i8* %102)
%104 = load i8*, i8** %8
store i8* %104, i8** %4
br label %105
105: ; preds = %100, %65, %31, %25, %17
%106 = load i8*, i8** %4
ret i8* %106
}

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