preproc.c: Don't forget to dup filename before free
[platform/upstream/nasm.git] / disasm.c
1 /* ----------------------------------------------------------------------- *
2  *   
3  *   Copyright 1996-2010 The NASM Authors - All Rights Reserved
4  *   See the file AUTHORS included with the NASM distribution for
5  *   the specific copyright holders.
6  *
7  *   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8  *   modification, are permitted provided that the following
9  *   conditions are met:
10  *
11  *   * Redistributions of source code must retain the above copyright
12  *     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13  *   * Redistributions in binary form must reproduce the above
14  *     copyright notice, this list of conditions and the following
15  *     disclaimer in the documentation and/or other materials provided
16  *     with the distribution.
17  *     
18  *     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
19  *     CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
20  *     INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
21  *     MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22  *     DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
23  *     CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24  *     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
25  *     NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
26  *     LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27  *     HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
28  *     CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
29  *     OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
30  *     EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
31  *
32  * ----------------------------------------------------------------------- */
33
34 /* 
35  * disasm.c   where all the _work_ gets done in the Netwide Disassembler
36  */
37
38 #include "compiler.h"
39
40 #include <stdio.h>
41 #include <string.h>
42 #include <limits.h>
43 #include <inttypes.h>
44
45 #include "nasm.h"
46 #include "disasm.h"
47 #include "sync.h"
48 #include "insns.h"
49 #include "tables.h"
50 #include "regdis.h"
51
52 /*
53  * Flags that go into the `segment' field of `insn' structures
54  * during disassembly.
55  */
56 #define SEG_RELATIVE      1
57 #define SEG_32BIT         2
58 #define SEG_RMREG         4
59 #define SEG_DISP8         8
60 #define SEG_DISP16       16
61 #define SEG_DISP32       32
62 #define SEG_NODISP       64
63 #define SEG_SIGNED      128
64 #define SEG_64BIT       256
65
66 /*
67  * Prefix information
68  */
69 struct prefix_info {
70     uint8_t osize;              /* Operand size */
71     uint8_t asize;              /* Address size */
72     uint8_t osp;                /* Operand size prefix present */
73     uint8_t asp;                /* Address size prefix present */
74     uint8_t rep;                /* Rep prefix present */
75     uint8_t seg;                /* Segment override prefix present */
76     uint8_t wait;               /* WAIT "prefix" present */
77     uint8_t lock;               /* Lock prefix present */
78     uint8_t vex[3];             /* VEX prefix present */
79     uint8_t vex_c;              /* VEX "class" (VEX, XOP, ...) */
80     uint8_t vex_m;              /* VEX.M field */
81     uint8_t vex_v;
82     uint8_t vex_lp;             /* VEX.LP fields */
83     uint32_t rex;               /* REX prefix present */
84 };
85
86 #define getu8(x) (*(uint8_t *)(x))
87 #if X86_MEMORY
88 /* Littleendian CPU which can handle unaligned references */
89 #define getu16(x) (*(uint16_t *)(x))
90 #define getu32(x) (*(uint32_t *)(x))
91 #define getu64(x) (*(uint64_t *)(x))
92 #else
93 static uint16_t getu16(uint8_t *data)
94 {
95     return (uint16_t)data[0] + ((uint16_t)data[1] << 8);
96 }
97 static uint32_t getu32(uint8_t *data)
98 {
99     return (uint32_t)getu16(data) + ((uint32_t)getu16(data+2) << 16);
100 }
101 static uint64_t getu64(uint8_t *data)
102 {
103     return (uint64_t)getu32(data) + ((uint64_t)getu32(data+4) << 32);
104 }
105 #endif
106
107 #define gets8(x) ((int8_t)getu8(x))
108 #define gets16(x) ((int16_t)getu16(x))
109 #define gets32(x) ((int32_t)getu32(x))
110 #define gets64(x) ((int64_t)getu64(x))
111
112 /* Important: regval must already have been adjusted for rex extensions */
113 static enum reg_enum whichreg(opflags_t regflags, int regval, int rex)
114 {
115     if (!(regflags & (REGISTER|REGMEM)))
116         return 0;               /* Registers not permissible?! */
117
118     regflags |= REGISTER;
119
120     if (!(REG_AL & ~regflags))
121         return R_AL;
122     if (!(REG_AX & ~regflags))
123         return R_AX;
124     if (!(REG_EAX & ~regflags))
125         return R_EAX;
126     if (!(REG_RAX & ~regflags))
127         return R_RAX;
128     if (!(REG_DL & ~regflags))
129         return R_DL;
130     if (!(REG_DX & ~regflags))
131         return R_DX;
132     if (!(REG_EDX & ~regflags))
133         return R_EDX;
134     if (!(REG_RDX & ~regflags))
135         return R_RDX;
136     if (!(REG_CL & ~regflags))
137         return R_CL;
138     if (!(REG_CX & ~regflags))
139         return R_CX;
140     if (!(REG_ECX & ~regflags))
141         return R_ECX;
142     if (!(REG_RCX & ~regflags))
143         return R_RCX;
144     if (!(FPU0 & ~regflags))
145         return R_ST0;
146     if (!(XMM0 & ~regflags))
147         return R_XMM0;
148     if (!(YMM0 & ~regflags))
149         return R_YMM0;
150     if (!(REG_CS & ~regflags))
151         return (regval == 1) ? R_CS : 0;
152     if (!(REG_DESS & ~regflags))
153         return (regval == 0 || regval == 2
154                 || regval == 3 ? nasm_rd_sreg[regval] : 0);
155     if (!(REG_FSGS & ~regflags))
156         return (regval == 4 || regval == 5 ? nasm_rd_sreg[regval] : 0);
157     if (!(REG_SEG67 & ~regflags))
158         return (regval == 6 || regval == 7 ? nasm_rd_sreg[regval] : 0);
159
160     /* All the entries below look up regval in an 16-entry array */
161     if (regval < 0 || regval > 15)
162         return 0;
163
164     if (!(REG8 & ~regflags)) {
165         if (rex & (REX_P|REX_NH))
166             return nasm_rd_reg8_rex[regval];
167         else
168             return nasm_rd_reg8[regval];
169     }
170     if (!(REG16 & ~regflags))
171         return nasm_rd_reg16[regval];
172     if (!(REG32 & ~regflags))
173         return nasm_rd_reg32[regval];
174     if (!(REG64 & ~regflags))
175         return nasm_rd_reg64[regval];
176     if (!(REG_SREG & ~regflags))
177         return nasm_rd_sreg[regval & 7]; /* Ignore REX */
178     if (!(REG_CREG & ~regflags))
179         return nasm_rd_creg[regval];
180     if (!(REG_DREG & ~regflags))
181         return nasm_rd_dreg[regval];
182     if (!(REG_TREG & ~regflags)) {
183         if (regval > 7)
184             return 0;           /* TR registers are ill-defined with rex */
185         return nasm_rd_treg[regval];
186     }
187     if (!(FPUREG & ~regflags))
188         return nasm_rd_fpureg[regval & 7]; /* Ignore REX */
189     if (!(MMXREG & ~regflags))
190         return nasm_rd_mmxreg[regval & 7]; /* Ignore REX */
191     if (!(XMMREG & ~regflags))
192         return nasm_rd_xmmreg[regval];
193     if (!(YMMREG & ~regflags))
194         return nasm_rd_ymmreg[regval];
195
196     return 0;
197 }
198
199 /*
200  * Process a DREX suffix
201  */
202 static uint8_t *do_drex(uint8_t *data, insn *ins)
203 {
204     uint8_t drex = *data++;
205     operand *dst = &ins->oprs[ins->drexdst];
206
207     if ((drex & 8) != ((ins->rex & REX_OC) ? 8 : 0))
208         return NULL;    /* OC0 mismatch */
209     ins->rex = (ins->rex & ~7) | (drex & 7);
210
211     dst->segment = SEG_RMREG;
212     dst->basereg = drex >> 4;
213     return data;
214 }
215
216
217 /*
218  * Process an effective address (ModRM) specification.
219  */
220 static uint8_t *do_ea(uint8_t *data, int modrm, int asize,
221                       int segsize, operand * op, insn *ins)
222 {
223     int mod, rm, scale, index, base;
224     int rex;
225     uint8_t sib = 0;
226
227     mod = (modrm >> 6) & 03;
228     rm = modrm & 07;
229
230     if (mod != 3 && rm == 4 && asize != 16)
231         sib = *data++;
232
233     if (ins->rex & REX_D) {
234         data = do_drex(data, ins);
235         if (!data)
236             return NULL;
237     }
238     rex = ins->rex;
239
240     if (mod == 3) {             /* pure register version */
241         op->basereg = rm+(rex & REX_B ? 8 : 0);
242         op->segment |= SEG_RMREG;
243         return data;
244     }
245
246     op->disp_size = 0;
247     op->eaflags = 0;
248
249     if (asize == 16) {
250         /*
251          * <mod> specifies the displacement size (none, byte or
252          * word), and <rm> specifies the register combination.
253          * Exception: mod=0,rm=6 does not specify [BP] as one might
254          * expect, but instead specifies [disp16].
255          */
256         op->indexreg = op->basereg = -1;
257         op->scale = 1;          /* always, in 16 bits */
258         switch (rm) {
259         case 0:
260             op->basereg = R_BX;
261             op->indexreg = R_SI;
262             break;
263         case 1:
264             op->basereg = R_BX;
265             op->indexreg = R_DI;
266             break;
267         case 2:
268             op->basereg = R_BP;
269             op->indexreg = R_SI;
270             break;
271         case 3:
272             op->basereg = R_BP;
273             op->indexreg = R_DI;
274             break;
275         case 4:
276             op->basereg = R_SI;
277             break;
278         case 5:
279             op->basereg = R_DI;
280             break;
281         case 6:
282             op->basereg = R_BP;
283             break;
284         case 7:
285             op->basereg = R_BX;
286             break;
287         }
288         if (rm == 6 && mod == 0) {      /* special case */
289             op->basereg = -1;
290             if (segsize != 16)
291                 op->disp_size = 16;
292             mod = 2;            /* fake disp16 */
293         }
294         switch (mod) {
295         case 0:
296             op->segment |= SEG_NODISP;
297             break;
298         case 1:
299             op->segment |= SEG_DISP8;
300             op->offset = (int8_t)*data++;
301             break;
302         case 2:
303             op->segment |= SEG_DISP16;
304             op->offset = *data++;
305             op->offset |= ((unsigned)*data++) << 8;
306             break;
307         }
308         return data;
309     } else {
310         /*
311          * Once again, <mod> specifies displacement size (this time
312          * none, byte or *dword*), while <rm> specifies the base
313          * register. Again, [EBP] is missing, replaced by a pure
314          * disp32 (this time that's mod=0,rm=*5*) in 32-bit mode,
315          * and RIP-relative addressing in 64-bit mode.
316          *
317          * However, rm=4
318          * indicates not a single base register, but instead the
319          * presence of a SIB byte...
320          */
321         int a64 = asize == 64;
322
323         op->indexreg = -1;
324
325         if (a64)
326             op->basereg = nasm_rd_reg64[rm | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
327         else
328             op->basereg = nasm_rd_reg32[rm | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
329
330         if (rm == 5 && mod == 0) {
331             if (segsize == 64) {
332                 op->eaflags |= EAF_REL;
333                 op->segment |= SEG_RELATIVE;
334                 mod = 2;        /* fake disp32 */
335             }
336
337             if (asize != 64)
338                 op->disp_size = asize;
339
340             op->basereg = -1;
341             mod = 2;            /* fake disp32 */
342         }
343
344         if (rm == 4) {          /* process SIB */
345             scale = (sib >> 6) & 03;
346             index = (sib >> 3) & 07;
347             base = sib & 07;
348
349             op->scale = 1 << scale;
350
351             if (index == 4 && !(rex & REX_X))
352                 op->indexreg = -1; /* ESP/RSP cannot be an index */
353             else if (a64)
354                 op->indexreg = nasm_rd_reg64[index | ((rex & REX_X) ? 8 : 0)];
355             else
356                 op->indexreg = nasm_rd_reg32[index | ((rex & REX_X) ? 8 : 0)];
357
358             if (base == 5 && mod == 0) {
359                 op->basereg = -1;
360                 mod = 2;        /* Fake disp32 */
361             } else if (a64)
362                 op->basereg = nasm_rd_reg64[base | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
363             else
364                 op->basereg = nasm_rd_reg32[base | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
365
366             if (segsize == 16)
367                 op->disp_size = 32;
368         }
369
370         switch (mod) {
371         case 0:
372             op->segment |= SEG_NODISP;
373             break;
374         case 1:
375             op->segment |= SEG_DISP8;
376             op->offset = gets8(data);
377             data++;
378             break;
379         case 2:
380             op->segment |= SEG_DISP32;
381             op->offset = gets32(data);
382             data += 4;
383             break;
384         }
385         return data;
386     }
387 }
388
389 /*
390  * Determine whether the instruction template in t corresponds to the data
391  * stream in data. Return the number of bytes matched if so.
392  */
393 #define case4(x) case (x): case (x)+1: case (x)+2: case (x)+3
394
395 static int matches(const struct itemplate *t, uint8_t *data,
396                    const struct prefix_info *prefix, int segsize, insn *ins)
397 {
398     uint8_t *r = (uint8_t *)(t->code);
399     uint8_t *origdata = data;
400     bool a_used = false, o_used = false;
401     enum prefixes drep = 0;
402     enum prefixes dwait = 0;
403     uint8_t lock = prefix->lock;
404     int osize = prefix->osize;
405     int asize = prefix->asize;
406     int i, c;
407     int op1, op2;
408     struct operand *opx, *opy;
409     uint8_t opex = 0;
410     int s_field_for = -1;       /* No 144/154 series code encountered */
411     bool vex_ok = false;
412     int regmask = (segsize == 64) ? 15 : 7;
413
414     for (i = 0; i < MAX_OPERANDS; i++) {
415         ins->oprs[i].segment = ins->oprs[i].disp_size =
416             (segsize == 64 ? SEG_64BIT : segsize == 32 ? SEG_32BIT : 0);
417     }
418     ins->condition = -1;
419     ins->rex = prefix->rex;
420     memset(ins->prefixes, 0, sizeof ins->prefixes);
421
422     if (t->flags & (segsize == 64 ? IF_NOLONG : IF_LONG))
423         return false;
424
425     if (prefix->rep == 0xF2)
426         drep = P_REPNE;
427     else if (prefix->rep == 0xF3)
428         drep = P_REP;
429
430     dwait = prefix->wait ? P_WAIT : 0;
431
432     while ((c = *r++) != 0) {
433         op1 = (c & 3) + ((opex & 1) << 2);
434         op2 = ((c >> 3) & 3) + ((opex & 2) << 1);
435         opx = &ins->oprs[op1];
436         opy = &ins->oprs[op2];
437         opex = 0;
438
439         switch (c) {
440         case 01:
441         case 02:
442         case 03:
443         case 04:
444             while (c--)
445                 if (*r++ != *data++)
446                     return false;
447             break;
448
449         case 05:
450         case 06:
451         case 07:
452             opex = c;
453             break;
454
455         case4(010):
456         {
457             int t = *r++, d = *data++;
458             if (d < t || d > t + 7)
459                 return false;
460             else {
461                 opx->basereg = (d-t)+
462                     (ins->rex & REX_B ? 8 : 0);
463                 opx->segment |= SEG_RMREG;
464             }
465             break;
466         }
467
468         case4(014):
469         case4(0274):
470             opx->offset = (int8_t)*data++;
471             opx->segment |= SEG_SIGNED;
472             break;
473
474         case4(020):
475             opx->offset = *data++;
476             break;
477
478         case4(024):
479             opx->offset = *data++;
480             break;
481
482         case4(030):
483             opx->offset = getu16(data);
484             data += 2;
485             break;
486
487         case4(034):
488             if (osize == 32) {
489                 opx->offset = getu32(data);
490                 data += 4;
491             } else {
492                 opx->offset = getu16(data);
493                 data += 2;
494             }
495             if (segsize != asize)
496                 opx->disp_size = asize;
497             break;
498
499         case4(040):
500         case4(0254):
501             opx->offset = getu32(data);
502             data += 4;
503             break;
504
505         case4(044):
506             switch (asize) {
507             case 16:
508                 opx->offset = getu16(data);
509                 data += 2;
510                 if (segsize != 16)
511                     opx->disp_size = 16;
512                 break;
513             case 32:
514                 opx->offset = getu32(data);
515                 data += 4;
516                 if (segsize == 16)
517                     opx->disp_size = 32;
518                 break;
519             case 64:
520                 opx->offset = getu64(data);
521                 opx->disp_size = 64;
522                 data += 8;
523                 break;
524             }
525             break;
526
527         case4(050):
528             opx->offset = gets8(data++);
529             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
530             break;
531
532         case4(054):
533             opx->offset = getu64(data);
534             data += 8;
535             break;
536
537         case4(060):
538             opx->offset = gets16(data);
539             data += 2;
540             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
541             opx->segment &= ~SEG_32BIT;
542             break;
543
544         case4(064):
545             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
546             if (osize == 16) {
547                 opx->offset = gets16(data);
548                 data += 2;
549                 opx->segment &= ~(SEG_32BIT|SEG_64BIT);
550             } else if (osize == 32) {
551                 opx->offset = gets32(data);
552                 data += 4;
553                 opx->segment &= ~SEG_64BIT;
554                 opx->segment |= SEG_32BIT;
555             }
556             if (segsize != osize) {
557                 opx->type =
558                     (opx->type & ~SIZE_MASK)
559                     | ((osize == 16) ? BITS16 : BITS32);
560             }
561             break;
562
563         case4(070):
564             opx->offset = gets32(data);
565             data += 4;
566             opx->segment |= SEG_32BIT | SEG_RELATIVE;
567             break;
568
569         case4(0100):
570         case4(0110):
571         case4(0120):
572         case4(0130):
573         {
574             int modrm = *data++;
575             opx->segment |= SEG_RMREG;
576             data = do_ea(data, modrm, asize, segsize, opy, ins);
577             if (!data)
578                 return false;
579             opx->basereg = ((modrm >> 3) & 7) + (ins->rex & REX_R ? 8 : 0);
580             break;
581         }
582
583         case4(0140):
584             if (s_field_for == op1) {
585                 opx->offset = gets8(data);
586                 data++;
587             } else {
588                 opx->offset = getu16(data);
589                 data += 2;
590             }
591             break;
592
593         case4(0144):
594         case4(0154):
595             s_field_for = (*data & 0x02) ? op1 : -1;
596             if ((*data++ & ~0x02) != *r++)
597                 return false;
598             break;
599
600         case4(0150):
601             if (s_field_for == op1) {
602                 opx->offset = gets8(data);
603                 data++;
604             } else {
605                 opx->offset = getu32(data);
606                 data += 4;
607             }
608             break;
609
610         case4(0160):
611             ins->rex |= REX_D;
612             ins->drexdst = op1;
613             break;
614
615         case4(0164):
616             ins->rex |= REX_D|REX_OC;
617             ins->drexdst = op1;
618             break;
619
620         case 0171:
621             data = do_drex(data, ins);
622             if (!data)
623                 return false;
624             break;
625
626         case 0172:
627         {
628             uint8_t ximm = *data++;
629             c = *r++;
630             ins->oprs[c >> 3].basereg = (ximm >> 4) & regmask;
631             ins->oprs[c >> 3].segment |= SEG_RMREG;
632             ins->oprs[c & 7].offset = ximm & 15;
633         }
634         break;
635
636         case 0173:
637         {
638             uint8_t ximm = *data++;
639             c = *r++;
640
641             if ((c ^ ximm) & 15)
642                 return false;
643
644             ins->oprs[c >> 4].basereg = (ximm >> 4) & regmask;
645             ins->oprs[c >> 4].segment |= SEG_RMREG;
646         }
647         break;
648
649         case 0174:
650         {
651             uint8_t ximm = *data++;
652             c = *r++;
653
654             ins->oprs[c].basereg = (ximm >> 4) & regmask;
655             ins->oprs[c].segment |= SEG_RMREG;
656         }
657         break;
658
659         case4(0200):
660         case4(0204):
661         case4(0210):
662         case4(0214):
663         case4(0220):
664         case4(0224):
665         case4(0230):
666         case4(0234):
667         {
668             int modrm = *data++;
669             if (((modrm >> 3) & 07) != (c & 07))
670                 return false;   /* spare field doesn't match up */
671             data = do_ea(data, modrm, asize, segsize, opy, ins);
672             if (!data)
673                 return false;
674             break;
675         }
676
677         case4(0250):
678             if (s_field_for == op1) {
679                 opx->offset = gets8(data);
680                 data++;
681             } else {
682                 opx->offset = gets32(data);
683                 data += 4;
684             }
685             break;
686
687         case4(0260):
688         case 0270:
689         {
690             int vexm   = *r++;
691             int vexwlp = *r++;
692
693             ins->rex |= REX_V;
694             if ((prefix->rex & (REX_V|REX_D|REX_P)) != REX_V)
695                 return false;
696
697             if ((vexm & 0x1f) != prefix->vex_m)
698                 return false;
699
700             switch (vexwlp & 060) {
701             case 000:
702                 if (prefix->rex & REX_W)
703                     return false;
704                 break;
705             case 020:
706                 if (!(prefix->rex & REX_W))
707                     return false;
708                 ins->rex &= ~REX_W;
709                 break;
710             case 040:           /* VEX.W is a don't care */
711                 ins->rex &= ~REX_W;
712                 break;
713             case 060:
714                 break;
715             }
716
717             /* The 010 bit of vexwlp is set if VEX.L is ignored */
718             if ((vexwlp ^ prefix->vex_lp) & ((vexwlp & 010) ? 03 : 07))
719                 return false;
720
721             if (c == 0270) {
722                 if (prefix->vex_v != 0)
723                     return false;
724             } else {
725                 opx->segment |= SEG_RMREG;
726                 opx->basereg = prefix->vex_v;
727             }
728             vex_ok = true;
729             break;
730         }
731
732         case 0310:
733             if (asize != 16)
734                 return false;
735             else
736                 a_used = true;
737             break;
738
739         case 0311:
740             if (asize != 32)
741                 return false;
742             else
743                 a_used = true;
744             break;
745
746         case 0312:
747             if (asize != segsize)
748                 return false;
749             else
750                 a_used = true;
751             break;
752
753         case 0313:
754             if (asize != 64)
755                 return false;
756             else
757                 a_used = true;
758             break;
759
760         case 0314:
761             if (prefix->rex & REX_B)
762                 return false;
763             break;
764
765         case 0315:
766             if (prefix->rex & REX_X)
767                 return false;
768             break;
769
770         case 0316:
771             if (prefix->rex & REX_R)
772                 return false;
773             break;
774
775         case 0317:
776             if (prefix->rex & REX_W)
777                 return false;
778             break;
779
780         case 0320:
781             if (osize != 16)
782                 return false;
783             else
784                 o_used = true;
785             break;
786
787         case 0321:
788             if (osize != 32)
789                 return false;
790             else
791                 o_used = true;
792             break;
793
794         case 0322:
795             if (osize != (segsize == 16) ? 16 : 32)
796                 return false;
797             else
798                 o_used = true;
799             break;
800
801         case 0323:
802             ins->rex |= REX_W;  /* 64-bit only instruction */
803             osize = 64;
804             o_used = true;
805             break;
806
807         case 0324:
808             if (osize != 64)
809                 return false;
810             o_used = true;
811             break;
812
813         case 0325:
814             ins->rex |= REX_NH;
815             break;
816
817         case 0330:
818         {
819             int t = *r++, d = *data++;
820             if (d < t || d > t + 15)
821                 return false;
822             else
823                 ins->condition = d - t;
824             break;
825         }
826
827         case 0331:
828             if (prefix->rep)
829                 return false;
830             break;
831
832         case 0332:
833             if (prefix->rep != 0xF2)
834                 return false;
835             drep = 0;
836             break;
837
838         case 0333:
839             if (prefix->rep != 0xF3)
840                 return false;
841             drep = 0;
842             break;
843
844         case 0334:
845             if (lock) {
846                 ins->rex |= REX_R;
847                 lock = 0;
848             }
849             break;
850
851         case 0335:
852             if (drep == P_REP)
853                 drep = P_REPE;
854             break;
855
856         case 0336:
857         case 0337:
858             break;
859
860         case 0340:
861             return false;
862
863         case 0341:
864             if (prefix->wait != 0x9B)
865                 return false;
866             dwait = 0;
867             break;
868
869         case4(0344):
870             ins->oprs[0].basereg = (*data++ >> 3) & 7;
871             break;
872
873         case 0360:
874             if (prefix->osp || prefix->rep)
875                 return false;
876             break;
877
878         case 0361:
879             if (!prefix->osp || prefix->rep)
880                 return false;
881             o_used = true;
882             break;
883
884         case 0362:
885             if (prefix->osp || prefix->rep != 0xf2)
886                 return false;
887             drep = 0;
888             break;
889
890         case 0363:
891             if (prefix->osp || prefix->rep != 0xf3)
892                 return false;
893             drep = 0;
894             break;
895
896         case 0364:
897             if (prefix->osp)
898                 return false;
899             break;
900
901         case 0365:
902             if (prefix->asp)
903                 return false;
904             break;
905
906         case 0366:
907             if (!prefix->osp)
908                 return false;
909             o_used = true;
910             break;
911
912         case 0367:
913             if (!prefix->asp)
914                 return false;
915             a_used = true;
916             break;
917
918         default:
919             return false;       /* Unknown code */
920         }
921     }
922
923     if (!vex_ok && (ins->rex & REX_V))
924         return false;
925
926     /* REX cannot be combined with DREX or VEX */
927     if ((ins->rex & (REX_D|REX_V)) && (prefix->rex & REX_P))
928         return false;
929
930     /*
931      * Check for unused rep or a/o prefixes.
932      */
933     for (i = 0; i < t->operands; i++) {
934         if (ins->oprs[i].segment != SEG_RMREG)
935             a_used = true;
936     }
937
938     if (lock) {
939         if (ins->prefixes[PPS_LREP])
940             return false;
941         ins->prefixes[PPS_LREP] = P_LOCK;
942     }
943     if (drep) {
944         if (ins->prefixes[PPS_LREP])
945             return false;
946         ins->prefixes[PPS_LREP] = drep;
947     }
948     ins->prefixes[PPS_WAIT] = dwait;
949     if (!o_used) {
950         if (osize != ((segsize == 16) ? 16 : 32)) {
951             enum prefixes pfx = 0;
952
953             switch (osize) {
954             case 16:
955                 pfx = P_O16;
956                 break;
957             case 32:
958                 pfx = P_O32;
959                 break;
960             case 64:
961                 pfx = P_O64;
962                 break;
963             }
964
965             if (ins->prefixes[PPS_OSIZE])
966                 return false;
967             ins->prefixes[PPS_OSIZE] = pfx;
968         }
969     }
970     if (!a_used && asize != segsize) {
971         if (ins->prefixes[PPS_ASIZE])
972             return false;
973         ins->prefixes[PPS_ASIZE] = asize == 16 ? P_A16 : P_A32;
974     }
975
976     /* Fix: check for redundant REX prefixes */
977
978     return data - origdata;
979 }
980
981 /* Condition names for disassembly, sorted by x86 code */
982 static const char * const condition_name[16] = {
983     "o", "no", "c", "nc", "z", "nz", "na", "a",
984     "s", "ns", "pe", "po", "l", "nl", "ng", "g"
985 };
986
987 int32_t disasm(uint8_t *data, char *output, int outbufsize, int segsize,
988             int32_t offset, int autosync, uint32_t prefer)
989 {
990     const struct itemplate * const *p, * const *best_p;
991     const struct disasm_index *ix;
992     uint8_t *dp;
993     int length, best_length = 0;
994     char *segover;
995     int i, slen, colon, n;
996     uint8_t *origdata;
997     int works;
998     insn tmp_ins, ins;
999     uint32_t goodness, best;
1000     int best_pref;
1001     struct prefix_info prefix;
1002     bool end_prefix;
1003
1004     memset(&ins, 0, sizeof ins);
1005
1006     /*
1007      * Scan for prefixes.
1008      */
1009     memset(&prefix, 0, sizeof prefix);
1010     prefix.asize = segsize;
1011     prefix.osize = (segsize == 64) ? 32 : segsize;
1012     segover = NULL;
1013     origdata = data;
1014
1015     ix = itable;
1016
1017     end_prefix = false;
1018     while (!end_prefix) {
1019         switch (*data) {
1020         case 0xF2:
1021         case 0xF3:
1022             prefix.rep = *data++;
1023             break;
1024
1025         case 0x9B:
1026             prefix.wait = *data++;
1027             break;
1028
1029         case 0xF0:
1030             prefix.lock = *data++;
1031             break;
1032
1033         case 0x2E:
1034             segover = "cs", prefix.seg = *data++;
1035             break;
1036         case 0x36:
1037             segover = "ss", prefix.seg = *data++;
1038             break;
1039         case 0x3E:
1040             segover = "ds", prefix.seg = *data++;
1041             break;
1042         case 0x26:
1043             segover = "es", prefix.seg = *data++;
1044             break;
1045         case 0x64:
1046             segover = "fs", prefix.seg = *data++;
1047             break;
1048         case 0x65:
1049             segover = "gs", prefix.seg = *data++;
1050             break;
1051
1052         case 0x66:
1053             prefix.osize = (segsize == 16) ? 32 : 16;
1054             prefix.osp = *data++;
1055             break;
1056         case 0x67:
1057             prefix.asize = (segsize == 32) ? 16 : 32;
1058             prefix.asp = *data++;
1059             break;
1060
1061         case 0xC4:
1062         case 0xC5:
1063             if (segsize == 64 || (data[1] & 0xc0) == 0xc0) {
1064                 prefix.vex[0] = *data++;
1065                 prefix.vex[1] = *data++;
1066
1067                 prefix.rex = REX_V;
1068                 prefix.vex_c = RV_VEX;
1069
1070                 if (prefix.vex[0] == 0xc4) {
1071                     prefix.vex[2] = *data++;
1072                     prefix.rex |= (~prefix.vex[1] >> 5) & 7; /* REX_RXB */
1073                     prefix.rex |= (prefix.vex[2] >> (7-3)) & REX_W;
1074                     prefix.vex_m = prefix.vex[1] & 0x1f;
1075                     prefix.vex_v = (~prefix.vex[2] >> 3) & 15;
1076                     prefix.vex_lp = prefix.vex[2] & 7;
1077                 } else {
1078                     prefix.rex |= (~prefix.vex[1] >> (7-2)) & REX_R;
1079                     prefix.vex_m = 1;
1080                     prefix.vex_v = (~prefix.vex[1] >> 3) & 15;
1081                     prefix.vex_lp = prefix.vex[1] & 7;
1082                 }
1083
1084                 ix = itable_vex[RV_VEX][prefix.vex_m][prefix.vex_lp & 3];
1085             }
1086             end_prefix = true;
1087             break;
1088
1089         case 0x8F:
1090             if ((data[1] & 030) != 0 &&
1091                 (segsize == 64 || (data[1] & 0xc0) == 0xc0)) {
1092                 prefix.vex[0] = *data++;
1093                 prefix.vex[1] = *data++;
1094                 prefix.vex[2] = *data++;
1095
1096                 prefix.rex = REX_V;
1097                 prefix.vex_c = RV_XOP;
1098
1099                 prefix.rex |= (~prefix.vex[1] >> 5) & 7; /* REX_RXB */
1100                 prefix.rex |= (prefix.vex[2] >> (7-3)) & REX_W;
1101                 prefix.vex_m = prefix.vex[1] & 0x1f;
1102                 prefix.vex_v = (~prefix.vex[2] >> 3) & 15;
1103                 prefix.vex_lp = prefix.vex[2] & 7;
1104
1105                 ix = itable_vex[RV_XOP][prefix.vex_m][prefix.vex_lp & 3];
1106             }
1107             end_prefix = true;
1108             break;
1109
1110         case REX_P + 0x0:
1111         case REX_P + 0x1:
1112         case REX_P + 0x2:
1113         case REX_P + 0x3:
1114         case REX_P + 0x4:
1115         case REX_P + 0x5:
1116         case REX_P + 0x6:
1117         case REX_P + 0x7:
1118         case REX_P + 0x8:
1119         case REX_P + 0x9:
1120         case REX_P + 0xA:
1121         case REX_P + 0xB:
1122         case REX_P + 0xC:
1123         case REX_P + 0xD:
1124         case REX_P + 0xE:
1125         case REX_P + 0xF:
1126             if (segsize == 64) {
1127                 prefix.rex = *data++;
1128                 if (prefix.rex & REX_W)
1129                     prefix.osize = 64;
1130             }
1131             end_prefix = true;
1132             break;
1133
1134         default:
1135             end_prefix = true;
1136             break;
1137         }
1138     }
1139
1140     best = -1;                  /* Worst possible */
1141     best_p = NULL;
1142     best_pref = INT_MAX;
1143
1144     if (!ix)
1145         return 0;               /* No instruction table at all... */
1146
1147     dp = data;
1148     ix += *dp++;
1149     while (ix->n == -1) {
1150         ix = (const struct disasm_index *)ix->p + *dp++;
1151     }
1152
1153     p = (const struct itemplate * const *)ix->p;
1154     for (n = ix->n; n; n--, p++) {
1155         if ((length = matches(*p, data, &prefix, segsize, &tmp_ins))) {
1156             works = true;
1157             /*
1158              * Final check to make sure the types of r/m match up.
1159              * XXX: Need to make sure this is actually correct.
1160              */
1161             for (i = 0; i < (*p)->operands; i++) {
1162                 if (!((*p)->opd[i] & SAME_AS) &&
1163                     (
1164                         /* If it's a mem-only EA but we have a
1165                            register, die. */
1166                         ((tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG) &&
1167                          is_class(MEMORY, (*p)->opd[i])) ||
1168                         /* If it's a reg-only EA but we have a memory
1169                            ref, die. */
1170                         (!(tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG) &&
1171                          !(REG_EA & ~(*p)->opd[i]) &&
1172                          !((*p)->opd[i] & REG_SMASK)) ||
1173                         /* Register type mismatch (eg FS vs REG_DESS):
1174                            die. */
1175                         ((((*p)->opd[i] & (REGISTER | FPUREG)) ||
1176                           (tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG)) &&
1177                          !whichreg((*p)->opd[i],
1178                                    tmp_ins.oprs[i].basereg, tmp_ins.rex))
1179                         )) {
1180                     works = false;
1181                     break;
1182                 }
1183             }
1184
1185             /*
1186              * Note: we always prefer instructions which incorporate
1187              * prefixes in the instructions themselves.  This is to allow
1188              * e.g. PAUSE to be preferred to REP NOP, and deal with
1189              * MMX/SSE instructions where prefixes are used to select
1190              * between MMX and SSE register sets or outright opcode
1191              * selection.
1192              */
1193             if (works) {
1194                 int i, nprefix;
1195                 goodness = ((*p)->flags & IF_PFMASK) ^ prefer;
1196                 nprefix = 0;
1197                 for (i = 0; i < MAXPREFIX; i++)
1198                     if (tmp_ins.prefixes[i])
1199                         nprefix++;
1200                 if (nprefix < best_pref ||
1201                     (nprefix == best_pref && goodness < best)) {
1202                     /* This is the best one found so far */
1203                     best = goodness;
1204                     best_p = p;
1205                     best_pref = nprefix;
1206                     best_length = length;
1207                     ins = tmp_ins;
1208                 }
1209             }
1210         }
1211     }
1212
1213     if (!best_p)
1214         return 0;               /* no instruction was matched */
1215
1216     /* Pick the best match */
1217     p = best_p;
1218     length = best_length;
1219
1220     slen = 0;
1221
1222     /* TODO: snprintf returns the value that the string would have if
1223      *      the buffer were long enough, and not the actual length of
1224      *      the returned string, so each instance of using the return
1225      *      value of snprintf should actually be checked to assure that
1226      *      the return value is "sane."  Maybe a macro wrapper could
1227      *      be used for that purpose.
1228      */
1229     for (i = 0; i < MAXPREFIX; i++) {
1230         const char *prefix = prefix_name(ins.prefixes[i]);
1231         if (prefix)
1232             slen += snprintf(output+slen, outbufsize-slen, "%s ", prefix);
1233     }
1234
1235     i = (*p)->opcode;
1236     if (i >= FIRST_COND_OPCODE)
1237         slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s%s",
1238                          nasm_insn_names[i], condition_name[ins.condition]);
1239     else
1240         slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1241                          nasm_insn_names[i]);
1242
1243     colon = false;
1244     length += data - origdata;  /* fix up for prefixes */
1245     for (i = 0; i < (*p)->operands; i++) {
1246         opflags_t t = (*p)->opd[i];
1247         const operand *o = &ins.oprs[i];
1248         int64_t offs;
1249
1250         if (t & SAME_AS) {
1251             o = &ins.oprs[t & ~SAME_AS];
1252             t = (*p)->opd[t & ~SAME_AS];
1253         }
1254
1255         output[slen++] = (colon ? ':' : i == 0 ? ' ' : ',');
1256
1257         offs = o->offset;
1258         if (o->segment & SEG_RELATIVE) {
1259             offs += offset + length;
1260             /*
1261              * sort out wraparound
1262              */
1263             if (!(o->segment & (SEG_32BIT|SEG_64BIT)))
1264                 offs &= 0xffff;
1265             else if (segsize != 64)
1266                 offs &= 0xffffffff;
1267
1268             /*
1269              * add sync marker, if autosync is on
1270              */
1271             if (autosync)
1272                 add_sync(offs, 0L);
1273         }
1274
1275         if (t & COLON)
1276             colon = true;
1277         else
1278             colon = false;
1279
1280         if ((t & (REGISTER | FPUREG)) ||
1281             (o->segment & SEG_RMREG)) {
1282             enum reg_enum reg;
1283             reg = whichreg(t, o->basereg, ins.rex);
1284             if (t & TO)
1285                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "to ");
1286             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1287                              nasm_reg_names[reg-EXPR_REG_START]);
1288         } else if (!(UNITY & ~t)) {
1289             output[slen++] = '1';
1290         } else if (t & IMMEDIATE) {
1291             if (t & BITS8) {
1292                 slen +=
1293                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "byte ");
1294                 if (o->segment & SEG_SIGNED) {
1295                     if (offs < 0) {
1296                         offs *= -1;
1297                         output[slen++] = '-';
1298                     } else
1299                         output[slen++] = '+';
1300                 }
1301             } else if (t & BITS16) {
1302                 slen +=
1303                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "word ");
1304             } else if (t & BITS32) {
1305                 slen +=
1306                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "dword ");
1307             } else if (t & BITS64) {
1308                 slen +=
1309                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "qword ");
1310             } else if (t & NEAR) {
1311                 slen +=
1312                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "near ");
1313             } else if (t & SHORT) {
1314                 slen +=
1315                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "short ");
1316             }
1317             slen +=
1318                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "0x%"PRIx64"",
1319                          offs);
1320         } else if (!(MEM_OFFS & ~t)) {
1321             slen +=
1322                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1323                          "[%s%s%s0x%"PRIx64"]",
1324                          (segover ? segover : ""),
1325                          (segover ? ":" : ""),
1326                          (o->disp_size == 64 ? "qword " :
1327                           o->disp_size == 32 ? "dword " :
1328                           o->disp_size == 16 ? "word " : ""), offs);
1329             segover = NULL;
1330         } else if (is_class(REGMEM, t)) {
1331             int started = false;
1332             if (t & BITS8)
1333                 slen +=
1334                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "byte ");
1335             if (t & BITS16)
1336                 slen +=
1337                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "word ");
1338             if (t & BITS32)
1339                 slen +=
1340                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "dword ");
1341             if (t & BITS64)
1342                 slen +=
1343                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "qword ");
1344             if (t & BITS80)
1345                 slen +=
1346                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "tword ");
1347             if (t & BITS128)
1348                 slen +=
1349                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "oword ");
1350             if (t & BITS256)
1351                 slen +=
1352                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "yword ");
1353             if (t & FAR)
1354                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "far ");
1355             if (t & NEAR)
1356                 slen +=
1357                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "near ");
1358             output[slen++] = '[';
1359             if (o->disp_size)
1360                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1361                                  (o->disp_size == 64 ? "qword " :
1362                                   o->disp_size == 32 ? "dword " :
1363                                   o->disp_size == 16 ? "word " :
1364                                   ""));
1365             if (o->eaflags & EAF_REL)
1366                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "rel ");
1367             if (segover) {
1368                 slen +=
1369                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s:",
1370                              segover);
1371                 segover = NULL;
1372             }
1373             if (o->basereg != -1) {
1374                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1375                                  nasm_reg_names[(o->basereg-EXPR_REG_START)]);
1376                 started = true;
1377             }
1378             if (o->indexreg != -1) {
1379                 if (started)
1380                     output[slen++] = '+';
1381                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1382                                  nasm_reg_names[(o->indexreg-EXPR_REG_START)]);
1383                 if (o->scale > 1)
1384                     slen +=
1385                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "*%d",
1386                                  o->scale);
1387                 started = true;
1388             }
1389
1390
1391             if (o->segment & SEG_DISP8) {
1392                 const char *prefix;
1393                 uint8_t offset = offs;
1394                 if ((int8_t)offset < 0) {
1395                     prefix = "-";
1396                     offset = -offset;
1397                 } else {
1398                     prefix = "+";
1399                 }
1400                 slen +=
1401                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s0x%"PRIx8"",
1402                              prefix, offset);
1403             } else if (o->segment & SEG_DISP16) {
1404                 const char *prefix;
1405                 uint16_t offset = offs;
1406                 if ((int16_t)offset < 0 && started) {
1407                     offset = -offset;
1408                     prefix = "-";
1409                 } else {
1410                     prefix = started ? "+" : "";
1411                 }
1412                 slen +=
1413                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1414                              "%s0x%"PRIx16"", prefix, offset);
1415             } else if (o->segment & SEG_DISP32) {
1416                 if (prefix.asize == 64) {
1417                     const char *prefix;
1418                     uint64_t offset = (int64_t)(int32_t)offs;
1419                     if ((int32_t)offs < 0 && started) {
1420                         offset = -offset;
1421                         prefix = "-";
1422                     } else {
1423                         prefix = started ? "+" : "";
1424                     }
1425                     slen +=
1426                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1427                                  "%s0x%"PRIx64"", prefix, offset);
1428                 } else {
1429                     const char *prefix;
1430                     uint32_t offset = offs;
1431                     if ((int32_t) offset < 0 && started) {
1432                         offset = -offset;
1433                         prefix = "-";
1434                     } else {
1435                         prefix = started ? "+" : "";
1436                     }
1437                     slen +=
1438                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1439                                  "%s0x%"PRIx32"", prefix, offset);
1440                 }
1441             }
1442             output[slen++] = ']';
1443         } else {
1444             slen +=
1445                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "<operand%d>",
1446                          i);
1447         }
1448     }
1449     output[slen] = '\0';
1450     if (segover) {              /* unused segment override */
1451         char *p = output;
1452         int count = slen + 1;
1453         while (count--)
1454             p[count + 3] = p[count];
1455         strncpy(output, segover, 2);
1456         output[2] = ' ';
1457     }
1458     return length;
1459 }
1460
1461 /*
1462  * This is called when we don't have a complete instruction.  If it
1463  * is a standalone *single-byte* prefix show it as such, otherwise
1464  * print it as a literal.
1465  */
1466 int32_t eatbyte(uint8_t *data, char *output, int outbufsize, int segsize)
1467 {
1468     uint8_t byte = *data;
1469     const char *str = NULL;
1470     
1471     switch (byte) {
1472     case 0xF2:
1473         str = "repne";
1474         break;
1475     case 0xF3:
1476         str = "rep";
1477         break;
1478     case 0x9B:
1479         str = "wait";
1480         break;
1481     case 0xF0:
1482         str = "lock";
1483         break;
1484     case 0x2E:
1485         str = "cs";
1486         break;
1487     case 0x36:
1488         str = "ss";
1489         break;
1490     case 0x3E:
1491         str = "ss";
1492         break;
1493     case 0x26:
1494         str = "es";
1495         break;
1496     case 0x64:
1497         str = "fs";
1498         break;
1499     case 0x65:
1500         str = "gs";
1501         break;
1502     case 0x66:
1503         str = (segsize == 16) ? "o32" : "o16";
1504         break;
1505     case 0x67:
1506         str = (segsize == 32) ? "a16" : "a32";
1507         break;
1508     case REX_P + 0x0:
1509     case REX_P + 0x1:
1510     case REX_P + 0x2:
1511     case REX_P + 0x3:
1512     case REX_P + 0x4:
1513     case REX_P + 0x5:
1514     case REX_P + 0x6:
1515     case REX_P + 0x7:
1516     case REX_P + 0x8:
1517     case REX_P + 0x9:
1518     case REX_P + 0xA:
1519     case REX_P + 0xB:
1520     case REX_P + 0xC:
1521     case REX_P + 0xD:
1522     case REX_P + 0xE:
1523     case REX_P + 0xF:
1524         if (segsize == 64) {
1525             snprintf(output, outbufsize, "rex%s%s%s%s%s",
1526                      (byte == REX_P) ? "" : ".",
1527                      (byte & REX_W) ? "w" : "",
1528                      (byte & REX_R) ? "r" : "",
1529                      (byte & REX_X) ? "x" : "",
1530                      (byte & REX_B) ? "b" : "");
1531             break;
1532         }
1533         /* else fall through */
1534     default:
1535         snprintf(output, outbufsize, "db 0x%02x", byte);
1536         break;
1537     }
1538
1539     if (str)
1540         snprintf(output, outbufsize, "%s", str);
1541
1542     return 1;
1543 }