#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(unsigned long);
char *strcpy(char *, char *);
unsigned long strlen(char *);
char *strncpy(char *, char *, unsigned long);
char *strstr(char *, char *);
char *str_replace(char *orig, char *rep, char *with) {
  char *result;
  char *ins;
  char *tmp;
  unsigned long len_rep;
  unsigned long len_with;
  unsigned long 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    $0x60,%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    %rax,-0x40(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x20(%rbp)
jne    11b5 <str_replace+0x65>
lea    0xe4f(%rip),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x54(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rdi
mov    -0x18(%rbp),%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,-0x38(%rbp)
cmp    $0x0,%rax
je     1206 <str_replace+0xb6>
mov    -0x38(%rbp),%rax
add    -0x40(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x54(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
jmp    11d1 <str_replace+0x81>
mov    -0x10(%rbp),%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %rax,%rdi
mov    -0x48(%rbp),%rax
sub    -0x40(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
imul   %rcx,%rax
add    %rax,%rdi
add    $0x1,%rdi
call   1060 <malloc@plt>
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    %rax,-0x38(%rbp)
cmpq   $0x0,-0x28(%rbp)
jne    124e <str_replace+0xfe>
movq   $0x0,-0x8(%rbp)
jmp    12df <str_replace+0x18f>
jmp    1253 <str_replace+0x103>
mov    -0x54(%rbp),%eax
mov    %eax,%ecx
add    $0xffffffff,%ecx
mov    %ecx,-0x54(%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    %rax,-0x50(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x10(%rbp),%rsi
mov    -0x50(%rbp),%rdx
call   1030 <strncpy@plt>
add    -0x50(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%rdi
mov    -0x20(%rbp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
add    -0x48(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x38(%rbp)
mov    -0x50(%rbp),%rax
add    -0x40(%rbp),%rax
add    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
jmp    1253 <str_replace+0x103>
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    $0x60,%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    %r15d,%r15d
test   %rdi,%rdi
je     126a <str_replace+0x11a>
mov    %rdx,%rbp
mov    %rsi,%r12
mov    %rdi,%r13
test   %rsi,%rsi
lea    0xe83(%rip),%r14
cmove  %r14,%r12
mov    %r12,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %rax,%rbx
test   %rbp,%rbp
cmove  %r14,%rbp
mov    %rbp,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %rax,%r14
mov    %r13,%rdi
mov    %r12,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
je     11d7 <str_replace+0x87>
xor    %r15d,%r15d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    %rbx,%rax
add    $0x1,%r15d
mov    %rax,%rdi
mov    %r12,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
test   %rax,%rax
jne    11c0 <str_replace+0x70>
mov    %r13,%rdi
call   1050 <strlen@plt>
mov    %r14,%rcx
sub    %rbx,%rcx
mov    %r15d,%edx
imul   %rcx,%rdx
lea    (%rdx,%rax,1),%rdi
add    $0x1,%rdi
call   1060 <malloc@plt>
test   %rax,%rax
je     126a <str_replace+0x11a>
test   %r15d,%r15d
mov    %rax,0x8(%rsp)
je     126e <str_replace+0x11e>
mov    %rbp,0x20(%rsp)
mov    %rbx,0x18(%rsp)
mov    %r14,0x10(%rsp)
mov    %rax,%r14
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r13,%rdi
mov    %r12,%rsi
call   1070 <strstr@plt>
mov    %rax,%rbp
mov    %rax,%rbx
sub    %r13,%rbx
mov    %r14,%rdi
mov    %r13,%rsi
mov    %rbx,%rdx
call   1030 <strncpy@plt>
add    %r14,%rbx
mov    %rbx,%rdi
mov    0x20(%rsp),%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
add    0x10(%rsp),%rbx
add    0x18(%rsp),%rbp
mov    %rbp,%r13
mov    %rbx,%r14
add    $0xffffffff,%r15d
jne    1220 <str_replace+0xd0>
jmp    1274 <str_replace+0x124>
xor    %eax,%eax
jmp    1284 <str_replace+0x134>
mov    %rax,%rbx
mov    %r13,%rbp
mov    %rbx,%rdi
mov    %rbp,%rsi
call   1040 <strcpy@plt>
mov    0x8(%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 i64
%12 = alloca i64
%13 = alloca i64
%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 %94
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 i64 @strlen(i8* %23)
store i64 %24, i64* %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 i64 @strlen(i8* %29)
store i64 %30, i64* %12
%31 = load i8*, i8** %5
store i8* %31, i8** %9
store i32 0, i32* %14
br label %32
32: ; preds = %41, %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 %44
37: ; preds = %32
%38 = load i8*, i8** %10
%39 = load i64, i64* %11
%40 = getelementptr inbounds i8, i8* %38, i64 %39
store i8* %40, i8** %9
br label %41
41: ; preds = %37
%42 = load i32, i32* %14
%43 = add nsw i32 %42, 1
store i32 %43, i32* %14
br label %32
44: ; preds = %32
%45 = load i8*, i8** %5
%46 = call i64 @strlen(i8* %45)
%47 = load i64, i64* %12
%48 = load i64, i64* %11
%49 = sub i64 %47, %48
%50 = load i32, i32* %14
%51 = sext i32 %50 to i64
%52 = mul i64 %49, %51
%53 = add i64 %46, %52
%54 = add i64 %53, 1
%55 = call i8* @malloc(i64 %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 = %44
store i8* null, i8** %4
br label %94
59: ; preds = %44
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 %89
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
store i64 %72, i64* %13
%73 = load i8*, i8** %10
%74 = load i8*, i8** %5
%75 = load i64, i64* %13
%76 = call i8* @strncpy(i8* %73, i8* %74, i64 %75)
%77 = load i64, i64* %13
%78 = getelementptr inbounds i8, i8* %76, i64 %77
store i8* %78, i8** %10
%79 = load i8*, i8** %10
%80 = load i8*, i8** %7
%81 = call i8* @strcpy(i8* %79, i8* %80)
%82 = load i64, i64* %12
%83 = getelementptr inbounds i8, i8* %81, i64 %82
store i8* %83, i8** %10
%84 = load i64, i64* %13
%85 = load i64, i64* %11
%86 = add i64 %84, %85
%87 = load i8*, i8** %5
%88 = getelementptr inbounds i8, i8* %87, i64 %86
store i8* %88, i8** %5
br label %60
89: ; preds = %60
%90 = load i8*, i8** %10
%91 = load i8*, i8** %5
%92 = call i8* @strcpy(i8* %90, i8* %91)
%93 = load i8*, i8** %8
store i8* %93, i8** %4
br label %94
94: ; preds = %89, %58, %17
%95 = load i8*, i8** %4
ret i8* %95
}

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 %53, 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 i64 @strlen(i8* dereferenceable(1) %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 i64 @strlen(i8* dereferenceable(1) %10)
%12 = tail call i8* @strstr(i8* dereferenceable(1) %0, i8* dereferenceable(1) %7)
%13 = icmp eq i8* %12, null
br i1 %13, label %21, label %14
14: ; preds = %5, %14
%15 = phi i8* [ %19, %14 ], [ %12, %5 ]
%16 = phi i32 [ %18, %14 ], [ 0, %5 ]
%17 = getelementptr inbounds i8, i8* %15, i64 %8
%18 = add nuw nsw i32 %16, 1
%19 = tail call i8* @strstr(i8* dereferenceable(1) %17, i8* dereferenceable(1) %7)
%20 = icmp eq i8* %19, null
br i1 %20, label %21, label %14
21: ; preds = %14, %5
%22 = phi i32 [ 0, %5 ], [ %18, %14 ]
%23 = tail call i64 @strlen(i8* %0)
%24 = sub i64 %11, %8
%25 = zext i32 %22 to i64
%26 = mul i64 %24, %25
%27 = add i64 %26, 1
%28 = add i64 %27, %23
%29 = tail call i8* @malloc(i64 %28)
%30 = icmp eq i8* %29, null
br i1 %30, label %53, label %31
31: ; preds = %21
%32 = icmp eq i32 %22, 0
br i1 %32, label %49, label %33
33: ; preds = %31, %33
%34 = phi i32 [ %37, %33 ], [ %22, %31 ]
%35 = phi i8* [ %47, %33 ], [ %0, %31 ]
%36 = phi i8* [ %45, %33 ], [ %29, %31 ]
%37 = add nsw i32 %34, -1
%38 = tail call i8* @strstr(i8* dereferenceable(1) %35, i8* dereferenceable(1) %7)
%39 = ptrtoint i8* %38 to i64
%40 = ptrtoint i8* %35 to i64
%41 = sub i64 %39, %40
%42 = tail call i8* @strncpy(i8* dereferenceable(1) %36, i8* %35, i64 %41)
%43 = getelementptr inbounds i8, i8* %36, i64 %41
%44 = tail call i8* @strcpy(i8* dereferenceable(1) %43, i8* dereferenceable(1) %10)
%45 = getelementptr inbounds i8, i8* %43, i64 %11
%46 = add i64 %41, %8
%47 = getelementptr inbounds i8, i8* %35, i64 %46
%48 = icmp eq i32 %37, 0
br i1 %48, label %49, label %33
49: ; preds = %33, %31
%50 = phi i8* [ %29, %31 ], [ %45, %33 ]
%51 = phi i8* [ %0, %31 ], [ %47, %33 ]
%52 = tail call i8* @strcpy(i8* dereferenceable(1) %50, i8* dereferenceable(1) %51)
br label %53
53: ; preds = %21, %3, %49
%54 = phi i8* [ %29, %49 ], [ null, %3 ], [ null, %21 ]
ret i8* %54
}