disasm.c

   1 /* disasm.c   where all the _work_ gets done in the Netwide Disassembler
   2  *
   3  * The Netwide Assembler is copyright (C) 1996 Simon Tatham and
   4  * Julian Hall. All rights reserved. The software is
   5  * redistributable under the license given in the file "LICENSE"
   6  * distributed in the NASM archive.
   7  *
   8  * initial version 27/iii/95 by Simon Tatham
   9  */
  10
  11 #include "compiler.h"
  12
  13 #include <stdio.h>
  14 #include <string.h>
  15 #include <limits.h>
  16 #include <inttypes.h>
  17
  18 #include "nasm.h"
  19 #include "disasm.h"
  20 #include "sync.h"
  21 #include "insns.h"
  22
  23 #include "names.c"
  24
  25 /*
  26  * Flags that go into the `segment' field of `insn' structures
  27  * during disassembly.
  28  */
  29 #define SEG_RELATIVE      1
  30 #define SEG_32BIT         2
  31 #define SEG_RMREG         4
  32 #define SEG_DISP8         8
  33 #define SEG_DISP16       16
  34 #define SEG_DISP32       32
  35 #define SEG_NODISP       64
  36 #define SEG_SIGNED      128
  37 #define SEG_64BIT       256
  38
  39 #include "regdis.c"
  40
  41 /*
  42  * Prefix information
  43  */
  44 struct prefix_info {
  45     uint8_t osize;              /* Operand size */
  46     uint8_t asize;              /* Address size */
  47     uint8_t osp;                /* Operand size prefix present */
  48     uint8_t asp;                /* Address size prefix present */
  49     uint8_t rep;                /* Rep prefix present */
  50     uint8_t seg;                /* Segment override prefix present */
  51     uint8_t lock;               /* Lock prefix present */
  52     uint8_t rex;                /* Rex prefix present */
  53 };
  54
  55 #define getu8(x) (*(uint8_t *)(x))
  56 #if X86_MEMORY
  57 /* Littleendian CPU which can handle unaligned references */
  58 #define getu16(x) (*(uint16_t *)(x))
  59 #define getu32(x) (*(uint32_t *)(x))
  60 #define getu64(x) (*(uint64_t *)(x))
  61 #else
  62 static uint16_t getu16(uint8_t *data)
  63 {
  64     return (uint16_t)data[0] + ((uint16_t)data[1] << 8);
  65 }
  66 static uint32_t getu32(uint8_t *data)
  67 {
  68     return (uint32_t)getu16(data) + ((uint32_t)getu16(data+2) << 16);
  69 }
  70 static uint64_t getu64(uint8_t *data)
  71 {
  72     return (uint64_t)getu32(data) + ((uint64_t)getu32(data+4) << 32);
  73 }
  74 #endif
  75
  76 #define gets8(x) ((int8_t)getu8(x))
  77 #define gets16(x) ((int16_t)getu16(x))
  78 #define gets32(x) ((int32_t)getu32(x))
  79 #define gets64(x) ((int64_t)getu64(x))
  80
  81 /* Important: regval must already have been adjusted for rex extensions */
  82 static enum reg_enum whichreg(int32_t regflags, int regval, int rex)
  83 {
  84     if (!(regflags & (REGISTER|REGMEM)))
  85         return 0;               /* Registers not permissible?! */
  86
  87     regflags |= REGISTER;
  88
  89     if (!(REG_AL & ~regflags))
  90         return R_AL;
  91     if (!(REG_AX & ~regflags))
  92         return R_AX;
  93     if (!(REG_EAX & ~regflags))
  94         return R_EAX;
  95     if (!(REG_RAX & ~regflags))
  96         return R_RAX;
  97     if (!(REG_DL & ~regflags))
  98         return R_DL;
  99     if (!(REG_DX & ~regflags))
 100         return R_DX;
 101     if (!(REG_EDX & ~regflags))
 102         return R_EDX;
 103     if (!(REG_RDX & ~regflags))
 104         return R_RDX;
 105     if (!(REG_CL & ~regflags))
 106         return R_CL;
 107     if (!(REG_CX & ~regflags))
 108         return R_CX;
 109     if (!(REG_ECX & ~regflags))
 110         return R_ECX;
 111     if (!(REG_RCX & ~regflags))
 112         return R_RCX;
 113     if (!(FPU0 & ~regflags))
 114         return R_ST0;
 115     if (!(REG_CS & ~regflags))
 116         return (regval == 1) ? R_CS : 0;
 117     if (!(REG_DESS & ~regflags))
 118         return (regval == 0 || regval == 2
 119                 || regval == 3 ? rd_sreg[regval] : 0);
 120     if (!(REG_FSGS & ~regflags))
 121         return (regval == 4 || regval == 5 ? rd_sreg[regval] : 0);
 122     if (!(REG_SEG67 & ~regflags))
 123         return (regval == 6 || regval == 7 ? rd_sreg[regval] : 0);
 124
 125     /* All the entries below look up regval in an 16-entry array */
 126     if (regval < 0 || regval > 15)
 127         return 0;
 128
 129     if (!(REG8 & ~regflags)) {
 130         if (rex & REX_P)
 131             return rd_reg8_rex[regval];
 132         else
 133             return rd_reg8[regval];
 134     }
 135     if (!(REG16 & ~regflags))
 136         return rd_reg16[regval];
 137     if (!(REG32 & ~regflags))
 138         return rd_reg32[regval];
 139     if (!(REG64 & ~regflags))
 140         return rd_reg64[regval];
 141     if (!(REG_SREG & ~regflags))
 142         return rd_sreg[regval & 7]; /* Ignore REX */
 143     if (!(REG_CREG & ~regflags))
 144         return rd_creg[regval];
 145     if (!(REG_DREG & ~regflags))
 146         return rd_dreg[regval];
 147     if (!(REG_TREG & ~regflags)) {
 148         if (rex & REX_P)
 149             return 0;           /* TR registers are ill-defined with rex */
 150         return rd_treg[regval];
 151     }
 152     if (!(FPUREG & ~regflags))
 153         return rd_fpureg[regval & 7]; /* Ignore REX */
 154     if (!(MMXREG & ~regflags))
 155         return rd_mmxreg[regval & 7]; /* Ignore REX */
 156     if (!(XMMREG & ~regflags))
 157         return rd_xmmreg[regval];
 158
 159     return 0;
 160 }
 161
 162 static const char *whichcond(int condval)
 163 {
 164     static int conds[] = {
 165         C_O, C_NO, C_C, C_NC, C_Z, C_NZ, C_NA, C_A,
 166         C_S, C_NS, C_PE, C_PO, C_L, C_NL, C_NG, C_G
 167     };
 168     return conditions[conds[condval]];
 169 }
 170
 171 /*
 172  * Process a DREX suffix
 173  */
 174 static uint8_t *do_drex(uint8_t *data, insn *ins)
 175 {
 176     uint8_t drex = *data++;
 177     operand *dst = &ins->oprs[ins->drexdst];
 178
 179     if ((drex & 8) != ((ins->rex & REX_OC) ? 8 : 0))
 180         return NULL;    /* OC0 mismatch */
 181     ins->rex = (ins->rex & ~7) | (drex & 7);
 182
 183     dst->segment = SEG_RMREG;
 184     dst->basereg = drex >> 4;
 185     return data;
 186 }
 187
 188
 189 /*
 190  * Process an effective address (ModRM) specification.
 191  */
 192 static uint8_t *do_ea(uint8_t *data, int modrm, int asize,
 193                       int segsize, operand * op, insn *ins)
 194 {
 195     int mod, rm, scale, index, base;
 196     int rex;
 197     uint8_t sib = 0;
 198
 199     mod = (modrm >> 6) & 03;
 200     rm = modrm & 07;
 201
 202     if (mod != 3 && rm == 4 && asize != 16)
 203         sib = *data++;
 204
 205     if (ins->rex & REX_D) {
 206         data = do_drex(data, ins);
 207         if (!data)
 208             return NULL;
 209     }
 210     rex = ins->rex;
 211
 212     if (mod == 3) {             /* pure register version */
 213         op->basereg = rm+(rex & REX_B ? 8 : 0);
 214         op->segment |= SEG_RMREG;
 215         return data;
 216     }
 217
 218     op->disp_size = 0;
 219     op->eaflags = 0;
 220
 221     if (asize == 16) {
 222         /*
 223          * <mod> specifies the displacement size (none, byte or
 224          * word), and <rm> specifies the register combination.
 225          * Exception: mod=0,rm=6 does not specify [BP] as one might
 226          * expect, but instead specifies [disp16].
 227          */
 228         op->indexreg = op->basereg = -1;
 229         op->scale = 1;          /* always, in 16 bits */
 230         switch (rm) {
 231         case 0:
 232             op->basereg = R_BX;
 233             op->indexreg = R_SI;
 234             break;
 235         case 1:
 236             op->basereg = R_BX;
 237             op->indexreg = R_DI;
 238             break;
 239         case 2:
 240             op->basereg = R_BP;
 241             op->indexreg = R_SI;
 242             break;
 243         case 3:
 244             op->basereg = R_BP;
 245             op->indexreg = R_DI;
 246             break;
 247         case 4:
 248             op->basereg = R_SI;
 249             break;
 250         case 5:
 251             op->basereg = R_DI;
 252             break;
 253         case 6:
 254             op->basereg = R_BP;
 255             break;
 256         case 7:
 257             op->basereg = R_BX;
 258             break;
 259         }
 260         if (rm == 6 && mod == 0) {      /* special case */
 261             op->basereg = -1;
 262             if (segsize != 16)
 263                 op->disp_size = 16;
 264             mod = 2;            /* fake disp16 */
 265         }
 266         switch (mod) {
 267         case 0:
 268             op->segment |= SEG_NODISP;
 269             break;
 270         case 1:
 271             op->segment |= SEG_DISP8;
 272             op->offset = (int8_t)*data++;
 273             break;
 274         case 2:
 275             op->segment |= SEG_DISP16;
 276             op->offset = *data++;
 277             op->offset |= ((unsigned)*data++) << 8;
 278             break;
 279         }
 280         return data;
 281     } else {
 282         /*
 283          * Once again, <mod> specifies displacement size (this time
 284          * none, byte or *dword*), while <rm> specifies the base
 285          * register. Again, [EBP] is missing, replaced by a pure
 286          * disp32 (this time that's mod=0,rm=*5*) in 32-bit mode,
 287          * and RIP-relative addressing in 64-bit mode.
 288          *
 289          * However, rm=4
 290          * indicates not a single base register, but instead the
 291          * presence of a SIB byte...
 292          */
 293         int a64 = asize == 64;
 294
 295         op->indexreg = -1;
 296
 297         if (a64)
 298             op->basereg = rd_reg64[rm | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 299         else
 300             op->basereg = rd_reg32[rm | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 301
 302         if (rm == 5 && mod == 0) {
 303             if (segsize == 64) {
 304                 op->eaflags |= EAF_REL;
 305                 op->segment |= SEG_RELATIVE;
 306                 mod = 2;        /* fake disp32 */
 307             }
 308
 309             if (asize != 64)
 310                 op->disp_size = asize;
 311
 312             op->basereg = -1;
 313             mod = 2;            /* fake disp32 */
 314         }
 315
 316         if (rm == 4) {          /* process SIB */
 317             scale = (sib >> 6) & 03;
 318             index = (sib >> 3) & 07;
 319             base = sib & 07;
 320
 321             op->scale = 1 << scale;
 322
 323             if (index == 4)
 324                 op->indexreg = -1; /* ESP/RSP/R12 cannot be an index */
 325             else if (a64)
 326                 op->indexreg = rd_reg64[index | ((rex & REX_X) ? 8 : 0)];
 327             else
 328                 op->indexreg = rd_reg32[index | ((rex & REX_X) ? 8 : 0)];
 329
 330             if (base == 5 && mod == 0) {
 331                 op->basereg = -1;
 332                 mod = 2;        /* Fake disp32 */
 333             } else if (a64)
 334                 op->basereg = rd_reg64[base | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 335             else
 336                 op->basereg = rd_reg32[base | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 337
 338             if (segsize == 16)
 339                 op->disp_size = 32;
 340         }
 341
 342         switch (mod) {
 343         case 0:
 344             op->segment |= SEG_NODISP;
 345             break;
 346         case 1:
 347             op->segment |= SEG_DISP8;
 348             op->offset = gets8(data);
 349             data++;
 350             break;
 351         case 2:
 352             op->segment |= SEG_DISP32;
 353             op->offset = getu32(data);
 354             data += 4;
 355             break;
 356         }
 357         return data;
 358     }
 359 }
 360
 361 /*
 362  * Determine whether the instruction template in t corresponds to the data
 363  * stream in data. Return the number of bytes matched if so.
 364  */
 365 #define case4(x) case (x): case (x)+1: case (x)+2: case (x)+3
 366
 367 static int matches(const struct itemplate *t, uint8_t *data,
 368                    const struct prefix_info *prefix, int segsize, insn *ins)
 369 {
 370     uint8_t *r = (uint8_t *)(t->code);
 371     uint8_t *origdata = data;
 372     bool a_used = false, o_used = false;
 373     enum prefixes drep = 0;
 374     uint8_t lock = prefix->lock;
 375     int osize = prefix->osize;
 376     int asize = prefix->asize;
 377     int i, c;
 378     struct operand *opx;
 379     int s_field_for = -1;       /* No 144/154 series code encountered */
 380
 381     for (i = 0; i < MAX_OPERANDS; i++) {
 382         ins->oprs[i].segment = ins->oprs[i].disp_size =
 383             (segsize == 64 ? SEG_64BIT : segsize == 32 ? SEG_32BIT : 0);
 384     }
 385     ins->condition = -1;
 386     ins->rex = prefix->rex;
 387     memset(ins->prefixes, 0, sizeof ins->prefixes);
 388
 389     if (t->flags & (segsize == 64 ? IF_NOLONG : IF_LONG))
 390         return false;
 391
 392     if (prefix->rep == 0xF2)
 393         drep = P_REPNE;
 394     else if (prefix->rep == 0xF3)
 395         drep = P_REP;
 396
 397     while ((c = *r++) != 0) {
 398         opx = &ins->oprs[c & 3];
 399
 400         switch (c) {
 401         case 01:
 402         case 02:
 403         case 03:
 404             while (c--)
 405                 if (*r++ != *data++)
 406                     return false;
 407             break;
 408
 409         case 04:
 410             switch (*data++) {
 411             case 0x07:
 412                 ins->oprs[0].basereg = 0;
 413                 break;
 414             case 0x17:
 415                 ins->oprs[0].basereg = 2;
 416                 break;
 417             case 0x1F:
 418                 ins->oprs[0].basereg = 3;
 419                 break;
 420             default:
 421                 return false;
 422             }
 423             break;
 424
 425         case 05:
 426             switch (*data++) {
 427             case 0xA1:
 428                 ins->oprs[0].basereg = 4;
 429                 break;
 430             case 0xA9:
 431                 ins->oprs[0].basereg = 5;
 432                 break;
 433             default:
 434                 return false;
 435             }
 436             break;
 437
 438         case 06:
 439             switch (*data++) {
 440             case 0x06:
 441                 ins->oprs[0].basereg = 0;
 442                 break;
 443             case 0x0E:
 444                 ins->oprs[0].basereg = 1;
 445                 break;
 446             case 0x16:
 447                 ins->oprs[0].basereg = 2;
 448                 break;
 449             case 0x1E:
 450                 ins->oprs[0].basereg = 3;
 451                 break;
 452             default:
 453                 return false;
 454             }
 455             break;
 456
 457         case 07:
 458             switch (*data++) {
 459             case 0xA0:
 460                 ins->oprs[0].basereg = 4;
 461                 break;
 462             case 0xA8:
 463                 ins->oprs[0].basereg = 5;
 464                 break;
 465             default:
 466                 return false;
 467             }
 468             break;
 469
 470         case4(010):
 471         {
 472             int t = *r++, d = *data++;
 473             if (d < t || d > t + 7)
 474                 return false;
 475             else {
 476                 opx->basereg = (d-t)+
 477                     (ins->rex & REX_B ? 8 : 0);
 478                 opx->segment |= SEG_RMREG;
 479             }
 480             break;
 481         }
 482
 483         case4(014):
 484             opx->offset = (int8_t)*data++;
 485             opx->segment |= SEG_SIGNED;
 486             break;
 487
 488         case4(020):
 489             opx->offset = *data++;
 490             break;
 491
 492         case4(024):
 493             opx->offset = *data++;
 494             break;
 495
 496         case4(030):
 497             opx->offset = getu16(data);
 498             data += 2;
 499             break;
 500
 501         case4(034):
 502             if (osize == 32) {
 503                 opx->offset = getu32(data);
 504                 data += 4;
 505             } else {
 506                 opx->offset = getu16(data);
 507                 data += 2;
 508             }
 509             if (segsize != asize)
 510                 opx->disp_size = asize;
 511             break;
 512
 513         case4(040):
 514             opx->offset = getu32(data);
 515             data += 4;
 516             break;
 517
 518         case4(044):
 519             switch (asize) {
 520             case 16:
 521                 opx->offset = getu16(data);
 522                 data += 2;
 523                 if (segsize != 16)
 524                     opx->disp_size = 16;
 525                 break;
 526             case 32:
 527                 opx->offset = getu32(data);
 528                 data += 4;
 529                 if (segsize == 16)
 530                     opx->disp_size = 32;
 531                 break;
 532             case 64:
 533                 opx->offset = getu64(data);
 534                 opx->disp_size = 64;
 535                 data += 8;
 536                 break;
 537             }
 538             break;
 539
 540         case4(050):
 541             opx->offset = gets8(data++);
 542             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
 543             break;
 544
 545         case4(054):
 546             opx->offset = getu64(data);
 547             data += 8;
 548             break;
 549
 550         case4(060):
 551             opx->offset = gets16(data);
 552             data += 2;
 553             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
 554             opx->segment &= ~SEG_32BIT;
 555             break;
 556
 557         case4(064):
 558             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
 559             if (osize == 16) {
 560                 opx->offset = getu16(data);
 561                 data += 2;
 562                 opx->segment &= ~(SEG_32BIT|SEG_64BIT);
 563             } else if (osize == 32) {
 564                 opx->offset = getu32(data);
 565                 data += 4;
 566                 opx->segment &= ~SEG_64BIT;
 567                 opx->segment |= SEG_32BIT;
 568             }
 569             if (segsize != osize) {
 570                 opx->type =
 571                     (opx->type & ~SIZE_MASK)
 572                     | ((osize == 16) ? BITS16 : BITS32);
 573             }
 574             break;
 575
 576         case4(070):
 577             opx->offset = getu32(data);
 578             data += 4;
 579             opx->segment |= SEG_32BIT | SEG_RELATIVE;
 580             break;
 581
 582         case4(0100):
 583         case4(0110):
 584         case4(0120):
 585         case4(0130):
 586         {
 587             int modrm = *data++;
 588             opx->segment |= SEG_RMREG;
 589             data = do_ea(data, modrm, asize, segsize,
 590                          &ins->oprs[(c >> 3) & 3], ins);
 591             if (!data)
 592                 return false;
 593             opx->basereg = ((modrm >> 3)&7)+
 594                 (ins->rex & REX_R ? 8 : 0);
 595             break;
 596         }
 597
 598         case4(0140):
 599             if (s_field_for == (c & 3)) {
 600                 opx->offset = gets8(data);
 601                 data++;
 602             } else {
 603                 opx->offset = getu16(data);
 604                 data += 2;
 605             }
 606             break;
 607
 608         case4(0144):
 609         case4(0154):
 610             s_field_for = (*data & 0x02) ? c & 3 : -1;
 611             if ((*data++ & ~0x02) != *r++)
 612                 return false;
 613             break;
 614
 615         case4(0150):
 616             if (s_field_for == (c & 3)) {
 617                 opx->offset = gets8(data);
 618                 data++;
 619             } else {
 620                 opx->offset = getu32(data);
 621                 data += 4;
 622             }
 623             break;
 624
 625         case4(0160):
 626             ins->rex |= REX_D;
 627             ins->drexdst = c & 3;
 628             break;
 629
 630         case4(0164):
 631             ins->rex |= REX_D|REX_OC;
 632             ins->drexdst = c & 3;
 633             break;
 634
 635         case 0170:
 636             if (*data++)
 637                 return false;
 638             break;
 639
 640         case 0171:
 641             data = do_drex(data, ins);
 642             if (!data)
 643                 return false;
 644             break;
 645
 646         case4(0200):
 647         case4(0204):
 648         case4(0210):
 649         case4(0214):
 650         case4(0220):
 651         case4(0224):
 652         case4(0230):
 653         case4(0234):
 654         {
 655             int modrm = *data++;
 656             if (((modrm >> 3) & 07) != (c & 07))
 657                 return false;   /* spare field doesn't match up */
 658             data = do_ea(data, modrm, asize, segsize,
 659                          &ins->oprs[(c >> 3) & 07], ins);
 660             if (!data)
 661                 return false;
 662             break;
 663         }
 664
 665         case 0310:
 666             if (asize != 16)
 667                 return false;
 668             else
 669                 a_used = true;
 670             break;
 671
 672         case 0311:
 673             if (asize == 16)
 674                 return false;
 675             else
 676                 a_used = true;
 677             break;
 678
 679         case 0312:
 680             if (asize != segsize)
 681                 return false;
 682             else
 683                 a_used = true;
 684             break;
 685
 686         case 0313:
 687             if (asize != 64)
 688                 return false;
 689             else
 690                 a_used = true;
 691             break;
 692
 693         case 0314:
 694             if (prefix->rex & REX_B)
 695                 return false;
 696             break;
 697
 698         case 0315:
 699             if (prefix->rex & REX_X)
 700                 return false;
 701             break;
 702
 703         case 0316:
 704             if (prefix->rex & REX_R)
 705                 return false;
 706             break;
 707
 708         case 0317:
 709             if (prefix->rex & REX_W)
 710                 return false;
 711             break;
 712
 713         case 0320:
 714             if (osize != 16)
 715                 return false;
 716             else
 717                 o_used = true;
 718             break;
 719
 720         case 0321:
 721             if (osize != 32)
 722                 return false;
 723             else
 724                 o_used = true;
 725             break;
 726
 727         case 0322:
 728             if (osize != (segsize == 16) ? 16 : 32)
 729                 return false;
 730             else
 731                 o_used = true;
 732             break;
 733
 734         case 0323:
 735             ins->rex |= REX_W;  /* 64-bit only instruction */
 736             osize = 64;
 737             o_used = true;
 738             break;
 739
 740         case 0324:
 741             if (!(ins->rex & (REX_P|REX_W)) || osize != 64)
 742                 return false;
 743             o_used = true;
 744             break;
 745
 746         case 0330:
 747         {
 748             int t = *r++, d = *data++;
 749             if (d < t || d > t + 15)
 750                 return false;
 751             else
 752                 ins->condition = d - t;
 753             break;
 754         }
 755
 756         case 0331:
 757             if (prefix->rep)
 758                 return false;
 759             break;
 760
 761         case 0332:
 762             if (prefix->rep != 0xF2)
 763                 return false;
 764             drep = 0;
 765             break;
 766
 767         case 0333:
 768             if (prefix->rep != 0xF3)
 769                 return false;
 770             drep = 0;
 771             break;
 772
 773         case 0334:
 774             if (lock) {
 775                 ins->rex |= REX_R;
 776                 lock = 0;
 777             }
 778             break;
 779
 780         case 0335:
 781             if (drep == P_REP)
 782                 drep = P_REPE;
 783             break;
 784
 785         case 0340:
 786             return false;
 787
 788         case 0364:
 789             if (prefix->osp)
 790                 return false;
 791             break;
 792
 793         case 0365:
 794             if (prefix->asp)
 795                 return false;
 796             break;
 797
 798         case 0366:
 799             if (!prefix->osp)
 800                 return false;
 801             o_used = true;
 802             break;
 803
 804         case 0367:
 805             if (!prefix->asp)
 806                 return false;
 807             a_used = true;
 808             break;
 809
 810         default:
 811             return false;       /* Unknown code */
 812         }
 813     }
 814
 815     /* REX cannot be combined with DREX */
 816     if ((ins->rex & REX_D) && (prefix->rex))
 817         return false;
 818
 819     /*
 820      * Check for unused rep or a/o prefixes.
 821      */
 822     for (i = 0; i < t->operands; i++) {
 823         if (ins->oprs[i].segment != SEG_RMREG)
 824             a_used = true;
 825     }
 826
 827     if (lock) {
 828         if (ins->prefixes[PPS_LREP])
 829             return false;
 830         ins->prefixes[PPS_LREP] = P_LOCK;
 831     }
 832     if (drep) {
 833         if (ins->prefixes[PPS_LREP])
 834             return false;
 835         ins->prefixes[PPS_LREP] = drep;
 836     }
 837     if (!o_used) {
 838         if (osize != ((segsize == 16) ? 16 : 32)) {
 839             enum prefixes pfx = 0;
 840
 841             switch (osize) {
 842             case 16:
 843                 pfx = P_O16;
 844                 break;
 845             case 32:
 846                 pfx = P_O32;
 847                 break;
 848             case 64:
 849                 pfx = P_O64;
 850                 break;
 851             }
 852
 853             if (ins->prefixes[PPS_OSIZE])
 854                 return false;
 855             ins->prefixes[PPS_OSIZE] = pfx;
 856         }
 857     }
 858     if (!a_used && asize != segsize) {
 859         if (ins->prefixes[PPS_ASIZE])
 860             return false;
 861         ins->prefixes[PPS_ASIZE] = asize == 16 ? P_A16 : P_A32;
 862     }
 863
 864     /* Fix: check for redundant REX prefixes */
 865
 866     return data - origdata;
 867 }
 868
 869 int32_t disasm(uint8_t *data, char *output, int outbufsize, int segsize,
 870             int32_t offset, int autosync, uint32_t prefer)
 871 {
 872     const struct itemplate * const *p, * const *best_p;
 873     const struct disasm_index *ix;
 874     uint8_t *dp;
 875     int length, best_length = 0;
 876     char *segover;
 877     int i, slen, colon, n;
 878     uint8_t *origdata;
 879     int works;
 880     insn tmp_ins, ins;
 881     uint32_t goodness, best;
 882     int best_pref;
 883     struct prefix_info prefix;
 884     bool end_prefix;
 885
 886     memset(&ins, 0, sizeof ins);
 887
 888     /*
 889      * Scan for prefixes.
 890      */
 891     memset(&prefix, 0, sizeof prefix);
 892     prefix.asize = segsize;
 893     prefix.osize = (segsize == 64) ? 32 : segsize;
 894     segover = NULL;
 895     origdata = data;
 896
 897     for (end_prefix = false; !end_prefix; ) {
 898         switch (*data) {
 899         case 0xF2:
 900         case 0xF3:
 901             prefix.rep = *data++;
 902             break;
 903         case 0xF0:
 904             prefix.lock = *data++;
 905             break;
 906         case 0x2E:
 907             segover = "cs", prefix.seg = *data++;
 908             break;
 909         case 0x36:
 910             segover = "ss", prefix.seg = *data++;
 911             break;
 912         case 0x3E:
 913             segover = "ds", prefix.seg = *data++;
 914             break;
 915         case 0x26:
 916             segover = "es", prefix.seg = *data++;
 917             break;
 918         case 0x64:
 919             segover = "fs", prefix.seg = *data++;
 920             break;
 921         case 0x65:
 922             segover = "gs", prefix.seg = *data++;
 923             break;
 924         case 0x66:
 925             prefix.osize = (segsize == 16) ? 32 : 16;
 926             prefix.osp = *data++;
 927             break;
 928         case 0x67:
 929             prefix.asize = (segsize == 32) ? 16 : 32;
 930             prefix.asp = *data++;
 931             break;
 932         default:
 933             if (segsize == 64 && (*data & 0xf0) == REX_P) {
 934                 prefix.rex = *data++;
 935                 if (prefix.rex & REX_W)
 936                     prefix.osize = 64;
 937                 end_prefix = true;
 938             } else {
 939                 end_prefix = true;
 940             }
 941         }
 942     }
 943
 944     best = -1;                  /* Worst possible */
 945     best_p = NULL;
 946     best_pref = INT_MAX;
 947
 948     dp = data;
 949     ix = itable + *dp++;
 950     while (ix->n == -1) {
 951         ix = (const struct disasm_index *)ix->p + *dp++;
 952     }
 953
 954     p = (const struct itemplate * const *)ix->p;
 955     for (n = ix->n; n; n--, p++) {
 956         if ((length = matches(*p, data, &prefix, segsize, &tmp_ins))) {
 957             works = true;
 958             /*
 959              * Final check to make sure the types of r/m match up.
 960              * XXX: Need to make sure this is actually correct.
 961              */
 962             for (i = 0; i < (*p)->operands; i++) {
 963                 if (!((*p)->opd[i] & SAME_AS) &&
 964                     (
 965                         /* If it's a mem-only EA but we have a
 966                            register, die. */
 967                         ((tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG) &&
 968                          !(MEMORY & ~(*p)->opd[i])) ||
 969                         /* If it's a reg-only EA but we have a memory
 970                            ref, die. */
 971                         (!(tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG) &&
 972                          !(REG_EA & ~(*p)->opd[i]) &&
 973                          !((*p)->opd[i] & REG_SMASK)) ||
 974                         /* Register type mismatch (eg FS vs REG_DESS):
 975                            die. */
 976                         ((((*p)->opd[i] & (REGISTER | FPUREG)) ||
 977                           (tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG)) &&
 978                          !whichreg((*p)->opd[i],
 979                                    tmp_ins.oprs[i].basereg, tmp_ins.rex))
 980                         )) {
 981                     works = false;
 982                     break;
 983                 }
 984             }
 985
 986             /*
 987              * Note: we always prefer instructions which incorporate
 988              * prefixes in the instructions themselves.  This is to allow
 989              * e.g. PAUSE to be preferred to REP NOP, and deal with
 990              * MMX/SSE instructions where prefixes are used to select
 991              * between MMX and SSE register sets or outright opcode
 992              * selection.
 993              */
 994             if (works) {
 995                 int i, nprefix;
 996                 goodness = ((*p)->flags & IF_PFMASK) ^ prefer;
 997                 nprefix = 0;
 998                 for (i = 0; i < MAXPREFIX; i++)
 999                     if (tmp_ins.prefixes[i])
1000                         nprefix++;
1001                 if (nprefix < best_pref ||
1002                     (nprefix == best_pref && goodness < best)) {
1003                     /* This is the best one found so far */
1004                     best = goodness;
1005                     best_p = p;
1006                     best_pref = nprefix;
1007                     best_length = length;
1008                     ins = tmp_ins;
1009                 }
1010             }
1011         }
1012     }
1013
1014     if (!best_p)
1015         return 0;               /* no instruction was matched */
1016
1017     /* Pick the best match */
1018     p = best_p;
1019     length = best_length;
1020
1021     slen = 0;
1022
1023     /* TODO: snprintf returns the value that the string would have if
1024      *      the buffer were long enough, and not the actual length of
1025      *      the returned string, so each instance of using the return
1026      *      value of snprintf should actually be checked to assure that
1027      *      the return value is "sane."  Maybe a macro wrapper could
1028      *      be used for that purpose.
1029      */
1030     for (i = 0; i < MAXPREFIX; i++)
1031         switch (ins.prefixes[i]) {
1032         case P_LOCK:
1033             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "lock ");
1034             break;
1035         case P_REP:
1036             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "rep ");
1037             break;
1038         case P_REPE:
1039             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "repe ");
1040             break;
1041         case P_REPNE:
1042             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "repne ");
1043             break;
1044         case P_A16:
1045             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a16 ");
1046             break;
1047         case P_A32:
1048             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a32 ");
1049             break;
1050         case P_A64:
1051             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a64 ");
1052             break;
1053         case P_O16:
1054             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o16 ");
1055             break;
1056         case P_O32:
1057             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o32 ");
1058             break;
1059         case P_O64:
1060             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o64 ");
1061             break;
1062         default:
1063             break;
1064         }
1065
1066     for (i = 0; i < (int)elements(ico); i++)
1067         if ((*p)->opcode == ico[i]) {
1068             slen +=
1069                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s%s", icn[i],
1070                          whichcond(ins.condition));
1071             break;
1072         }
1073     if (i >= (int)elements(ico))
1074         slen +=
1075             snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1076                      insn_names[(*p)->opcode]);
1077     colon = false;
1078     length += data - origdata;  /* fix up for prefixes */
1079     for (i = 0; i < (*p)->operands; i++) {
1080         opflags_t t = (*p)->opd[i];
1081         const operand *o = &ins.oprs[i];
1082         int64_t offs;
1083
1084         if (t & SAME_AS) {
1085             o = &ins.oprs[t & ~SAME_AS];
1086             t = (*p)->opd[t & ~SAME_AS];
1087         }
1088
1089         output[slen++] = (colon ? ':' : i == 0 ? ' ' : ',');
1090
1091         offs = o->offset;
1092         if (o->segment & SEG_RELATIVE) {
1093             offs += offset + length;
1094             /*
1095              * sort out wraparound
1096              */
1097             if (!(o->segment & (SEG_32BIT|SEG_64BIT)))
1098                 offs &= 0xffff;
1099             /*
1100              * add sync marker, if autosync is on
1101              */
1102             if (autosync)
1103                 add_sync(offs, 0L);
1104         }
1105
1106         if (t & COLON)
1107             colon = true;
1108         else
1109             colon = false;
1110
1111         if ((t & (REGISTER | FPUREG)) ||
1112             (o->segment & SEG_RMREG)) {
1113             enum reg_enum reg;
1114             reg = whichreg(t, o->basereg, ins.rex);
1115             if (t & TO)
1116                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "to ");
1117             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1118                              reg_names[reg - EXPR_REG_START]);
1119         } else if (!(UNITY & ~t)) {
1120             output[slen++] = '1';
1121         } else if (t & IMMEDIATE) {
1122             if (t & BITS8) {
1123                 slen +=
1124                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "byte ");
1125                 if (o->segment & SEG_SIGNED) {
1126                     if (offs < 0) {
1127                         offs *= -1;
1128                         output[slen++] = '-';
1129                     } else
1130                         output[slen++] = '+';
1131                 }
1132             } else if (t & BITS16) {
1133                 slen +=
1134                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "word ");
1135             } else if (t & BITS32) {
1136                 slen +=
1137                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "dword ");
1138             } else if (t & BITS64) {
1139                 slen +=
1140                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "qword ");
1141             } else if (t & NEAR) {
1142                 slen +=
1143                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "near ");
1144             } else if (t & SHORT) {
1145                 slen +=
1146                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "short ");
1147             }
1148             slen +=
1149                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "0x%"PRIx64"",
1150                          offs);
1151         } else if (!(MEM_OFFS & ~t)) {
1152             slen +=
1153                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1154                          "[%s%s%s0x%"PRIx64"]",
1155                          (segover ? segover : ""),
1156                          (segover ? ":" : ""),
1157                          (o->disp_size == 64 ? "qword " :
1158                           o->disp_size == 32 ? "dword " :
1159                           o->disp_size == 16 ? "word " : ""), offs);
1160             segover = NULL;
1161         } else if (!(REGMEM & ~t)) {
1162             int started = false;
1163             if (t & BITS8)
1164                 slen +=
1165                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "byte ");
1166             if (t & BITS16)
1167                 slen +=
1168                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "word ");
1169             if (t & BITS32)
1170                 slen +=
1171                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "dword ");
1172             if (t & BITS64)
1173                 slen +=
1174                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "qword ");
1175             if (t & BITS80)
1176                 slen +=
1177                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "tword ");
1178             if (t & BITS128)
1179                 slen +=
1180                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "oword ");
1181             if (t & FAR)
1182                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "far ");
1183             if (t & NEAR)
1184                 slen +=
1185                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "near ");
1186             output[slen++] = '[';
1187             if (o->disp_size)
1188                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1189                                  (o->disp_size == 64 ? "qword " :
1190                                   o->disp_size == 32 ? "dword " :
1191                                   o->disp_size == 16 ? "word " :
1192                                   ""));
1193             if (o->eaflags & EAF_REL)
1194                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "rel ");
1195             if (segover) {
1196                 slen +=
1197                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s:",
1198                              segover);
1199                 segover = NULL;
1200             }
1201             if (o->basereg != -1) {
1202                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1203                                  reg_names[(o->basereg -
1204                                             EXPR_REG_START)]);
1205                 started = true;
1206             }
1207             if (o->indexreg != -1) {
1208                 if (started)
1209                     output[slen++] = '+';
1210                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1211                                  reg_names[(o->indexreg -
1212                                             EXPR_REG_START)]);
1213                 if (o->scale > 1)
1214                     slen +=
1215                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "*%d",
1216                                  o->scale);
1217                 started = true;
1218             }
1219
1220
1221             if (o->segment & SEG_DISP8) {
1222                 const char *prefix;
1223                 uint8_t offset = offs;
1224                 if ((int8_t)offset < 0) {
1225                     prefix = "-";
1226                     offset = -offset;
1227                 } else {
1228                     prefix = "+";
1229                 }
1230                 slen +=
1231                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s0x%"PRIx8"",
1232                              prefix, offset);
1233             } else if (o->segment & SEG_DISP16) {
1234                 const char *prefix;
1235                 uint16_t offset = offs;
1236                 if ((int16_t)offset < 0 && started) {
1237                     offset = -offset;
1238                     prefix = "-";
1239                 } else {
1240                     prefix = started ? "+" : "";
1241                 }
1242                 slen +=
1243                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1244                              "%s0x%"PRIx16"", prefix, offset);
1245             } else if (o->segment & SEG_DISP32) {
1246                 if (prefix.asize == 64) {
1247                     const char *prefix;
1248                     uint64_t offset = (int64_t)(int32_t)offs;
1249                     if ((int32_t)offs < 0 && started) {
1250                         offset = -offset;
1251                         prefix = "-";
1252                     } else {
1253                         prefix = started ? "+" : "";
1254                     }
1255                     slen +=
1256                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1257                                  "%s0x%"PRIx64"", prefix, offset);
1258                 } else {
1259                     const char *prefix;
1260                     uint32_t offset = offs;
1261                     if ((int32_t) offset < 0 && started) {
1262                         offset = -offset;
1263                         prefix = "-";
1264                     } else {
1265                         prefix = started ? "+" : "";
1266                     }
1267                     slen +=
1268                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1269                                  "%s0x%"PRIx32"", prefix, offset);
1270                 }
1271             }
1272             output[slen++] = ']';
1273         } else {
1274             slen +=
1275                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "<operand%d>",
1276                          i);
1277         }
1278     }
1279     output[slen] = '\0';
1280     if (segover) {              /* unused segment override */
1281         char *p = output;
1282         int count = slen + 1;
1283         while (count--)
1284             p[count + 3] = p[count];
1285         strncpy(output, segover, 2);
1286         output[2] = ' ';
1287     }
1288     return length;
1289 }
1290
1291 int32_t eatbyte(uint8_t *data, char *output, int outbufsize)
1292 {
1293     snprintf(output, outbufsize, "db 0x%02X", *data);
1294     return 1;
1295 }