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 #include "tables.h"
  23 #include "regdis.h"
  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 /*
  40  * Prefix information
  41  */
  42 struct prefix_info {
  43     uint8_t osize;              /* Operand size */
  44     uint8_t asize;              /* Address size */
  45     uint8_t osp;                /* Operand size prefix present */
  46     uint8_t asp;                /* Address size prefix present */
  47     uint8_t rep;                /* Rep prefix present */
  48     uint8_t seg;                /* Segment override prefix present */
  49     uint8_t lock;               /* Lock prefix present */
  50     uint8_t vex[3];             /* VEX prefix present */
  51     uint8_t vex_m;              /* VEX.M field */
  52     uint8_t vex_v;
  53     uint8_t vex_lp;             /* VEX.LP fields */
  54     uint32_t rex;               /* REX prefix present */
  55 };
  56
  57 #define getu8(x) (*(uint8_t *)(x))
  58 #if X86_MEMORY
  59 /* Littleendian CPU which can handle unaligned references */
  60 #define getu16(x) (*(uint16_t *)(x))
  61 #define getu32(x) (*(uint32_t *)(x))
  62 #define getu64(x) (*(uint64_t *)(x))
  63 #else
  64 static uint16_t getu16(uint8_t *data)
  65 {
  66     return (uint16_t)data[0] + ((uint16_t)data[1] << 8);
  67 }
  68 static uint32_t getu32(uint8_t *data)
  69 {
  70     return (uint32_t)getu16(data) + ((uint32_t)getu16(data+2) << 16);
  71 }
  72 static uint64_t getu64(uint8_t *data)
  73 {
  74     return (uint64_t)getu32(data) + ((uint64_t)getu32(data+4) << 32);
  75 }
  76 #endif
  77
  78 #define gets8(x) ((int8_t)getu8(x))
  79 #define gets16(x) ((int16_t)getu16(x))
  80 #define gets32(x) ((int32_t)getu32(x))
  81 #define gets64(x) ((int64_t)getu64(x))
  82
  83 /* Important: regval must already have been adjusted for rex extensions */
  84 static enum reg_enum whichreg(int32_t regflags, int regval, int rex)
  85 {
  86     if (!(regflags & (REGISTER|REGMEM)))
  87         return 0;               /* Registers not permissible?! */
  88
  89     regflags |= REGISTER;
  90
  91     if (!(REG_AL & ~regflags))
  92         return R_AL;
  93     if (!(REG_AX & ~regflags))
  94         return R_AX;
  95     if (!(REG_EAX & ~regflags))
  96         return R_EAX;
  97     if (!(REG_RAX & ~regflags))
  98         return R_RAX;
  99     if (!(REG_DL & ~regflags))
 100         return R_DL;
 101     if (!(REG_DX & ~regflags))
 102         return R_DX;
 103     if (!(REG_EDX & ~regflags))
 104         return R_EDX;
 105     if (!(REG_RDX & ~regflags))
 106         return R_RDX;
 107     if (!(REG_CL & ~regflags))
 108         return R_CL;
 109     if (!(REG_CX & ~regflags))
 110         return R_CX;
 111     if (!(REG_ECX & ~regflags))
 112         return R_ECX;
 113     if (!(REG_RCX & ~regflags))
 114         return R_RCX;
 115     if (!(FPU0 & ~regflags))
 116         return R_ST0;
 117     if (!(REG_CS & ~regflags))
 118         return (regval == 1) ? R_CS : 0;
 119     if (!(REG_DESS & ~regflags))
 120         return (regval == 0 || regval == 2
 121                 || regval == 3 ? nasm_rd_sreg[regval] : 0);
 122     if (!(REG_FSGS & ~regflags))
 123         return (regval == 4 || regval == 5 ? nasm_rd_sreg[regval] : 0);
 124     if (!(REG_SEG67 & ~regflags))
 125         return (regval == 6 || regval == 7 ? nasm_rd_sreg[regval] : 0);
 126
 127     /* All the entries below look up regval in an 16-entry array */
 128     if (regval < 0 || regval > 15)
 129         return 0;
 130
 131     if (!(REG8 & ~regflags)) {
 132         if (rex & REX_P)
 133             return nasm_rd_reg8_rex[regval];
 134         else
 135             return nasm_rd_reg8[regval];
 136     }
 137     if (!(REG16 & ~regflags))
 138         return nasm_rd_reg16[regval];
 139     if (!(REG32 & ~regflags))
 140         return nasm_rd_reg32[regval];
 141     if (!(REG64 & ~regflags))
 142         return nasm_rd_reg64[regval];
 143     if (!(REG_SREG & ~regflags))
 144         return nasm_rd_sreg[regval & 7]; /* Ignore REX */
 145     if (!(REG_CREG & ~regflags))
 146         return nasm_rd_creg[regval];
 147     if (!(REG_DREG & ~regflags))
 148         return nasm_rd_dreg[regval];
 149     if (!(REG_TREG & ~regflags)) {
 150         if (rex & REX_P)
 151             return 0;           /* TR registers are ill-defined with rex */
 152         return nasm_rd_treg[regval];
 153     }
 154     if (!(FPUREG & ~regflags))
 155         return nasm_rd_fpureg[regval & 7]; /* Ignore REX */
 156     if (!(MMXREG & ~regflags))
 157         return nasm_rd_mmxreg[regval & 7]; /* Ignore REX */
 158     if (!(XMMREG & ~regflags))
 159         return nasm_rd_xmmreg[regval];
 160     if (!(YMMREG & ~regflags))
 161         return nasm_rd_ymmreg[regval];
 162
 163     return 0;
 164 }
 165
 166 /*
 167  * Process a DREX suffix
 168  */
 169 static uint8_t *do_drex(uint8_t *data, insn *ins)
 170 {
 171     uint8_t drex = *data++;
 172     operand *dst = &ins->oprs[ins->drexdst];
 173
 174     if ((drex & 8) != ((ins->rex & REX_OC) ? 8 : 0))
 175         return NULL;    /* OC0 mismatch */
 176     ins->rex = (ins->rex & ~7) | (drex & 7);
 177
 178     dst->segment = SEG_RMREG;
 179     dst->basereg = drex >> 4;
 180     return data;
 181 }
 182
 183
 184 /*
 185  * Process an effective address (ModRM) specification.
 186  */
 187 static uint8_t *do_ea(uint8_t *data, int modrm, int asize,
 188                       int segsize, operand * op, insn *ins)
 189 {
 190     int mod, rm, scale, index, base;
 191     int rex;
 192     uint8_t sib = 0;
 193
 194     mod = (modrm >> 6) & 03;
 195     rm = modrm & 07;
 196
 197     if (mod != 3 && rm == 4 && asize != 16)
 198         sib = *data++;
 199
 200     if (ins->rex & REX_D) {
 201         data = do_drex(data, ins);
 202         if (!data)
 203             return NULL;
 204     }
 205     rex = ins->rex;
 206
 207     if (mod == 3) {             /* pure register version */
 208         op->basereg = rm+(rex & REX_B ? 8 : 0);
 209         op->segment |= SEG_RMREG;
 210         return data;
 211     }
 212
 213     op->disp_size = 0;
 214     op->eaflags = 0;
 215
 216     if (asize == 16) {
 217         /*
 218          * <mod> specifies the displacement size (none, byte or
 219          * word), and <rm> specifies the register combination.
 220          * Exception: mod=0,rm=6 does not specify [BP] as one might
 221          * expect, but instead specifies [disp16].
 222          */
 223         op->indexreg = op->basereg = -1;
 224         op->scale = 1;          /* always, in 16 bits */
 225         switch (rm) {
 226         case 0:
 227             op->basereg = R_BX;
 228             op->indexreg = R_SI;
 229             break;
 230         case 1:
 231             op->basereg = R_BX;
 232             op->indexreg = R_DI;
 233             break;
 234         case 2:
 235             op->basereg = R_BP;
 236             op->indexreg = R_SI;
 237             break;
 238         case 3:
 239             op->basereg = R_BP;
 240             op->indexreg = R_DI;
 241             break;
 242         case 4:
 243             op->basereg = R_SI;
 244             break;
 245         case 5:
 246             op->basereg = R_DI;
 247             break;
 248         case 6:
 249             op->basereg = R_BP;
 250             break;
 251         case 7:
 252             op->basereg = R_BX;
 253             break;
 254         }
 255         if (rm == 6 && mod == 0) {      /* special case */
 256             op->basereg = -1;
 257             if (segsize != 16)
 258                 op->disp_size = 16;
 259             mod = 2;            /* fake disp16 */
 260         }
 261         switch (mod) {
 262         case 0:
 263             op->segment |= SEG_NODISP;
 264             break;
 265         case 1:
 266             op->segment |= SEG_DISP8;
 267             op->offset = (int8_t)*data++;
 268             break;
 269         case 2:
 270             op->segment |= SEG_DISP16;
 271             op->offset = *data++;
 272             op->offset |= ((unsigned)*data++) << 8;
 273             break;
 274         }
 275         return data;
 276     } else {
 277         /*
 278          * Once again, <mod> specifies displacement size (this time
 279          * none, byte or *dword*), while <rm> specifies the base
 280          * register. Again, [EBP] is missing, replaced by a pure
 281          * disp32 (this time that's mod=0,rm=*5*) in 32-bit mode,
 282          * and RIP-relative addressing in 64-bit mode.
 283          *
 284          * However, rm=4
 285          * indicates not a single base register, but instead the
 286          * presence of a SIB byte...
 287          */
 288         int a64 = asize == 64;
 289
 290         op->indexreg = -1;
 291
 292         if (a64)
 293             op->basereg = nasm_rd_reg64[rm | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 294         else
 295             op->basereg = nasm_rd_reg32[rm | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 296
 297         if (rm == 5 && mod == 0) {
 298             if (segsize == 64) {
 299                 op->eaflags |= EAF_REL;
 300                 op->segment |= SEG_RELATIVE;
 301                 mod = 2;        /* fake disp32 */
 302             }
 303
 304             if (asize != 64)
 305                 op->disp_size = asize;
 306
 307             op->basereg = -1;
 308             mod = 2;            /* fake disp32 */
 309         }
 310
 311         if (rm == 4) {          /* process SIB */
 312             scale = (sib >> 6) & 03;
 313             index = (sib >> 3) & 07;
 314             base = sib & 07;
 315
 316             op->scale = 1 << scale;
 317
 318             if (index == 4)
 319                 op->indexreg = -1; /* ESP/RSP/R12 cannot be an index */
 320             else if (a64)
 321                 op->indexreg = nasm_rd_reg64[index | ((rex & REX_X) ? 8 : 0)];
 322             else
 323                 op->indexreg = nasm_rd_reg32[index | ((rex & REX_X) ? 8 : 0)];
 324
 325             if (base == 5 && mod == 0) {
 326                 op->basereg = -1;
 327                 mod = 2;        /* Fake disp32 */
 328             } else if (a64)
 329                 op->basereg = nasm_rd_reg64[base | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 330             else
 331                 op->basereg = nasm_rd_reg32[base | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 332
 333             if (segsize == 16)
 334                 op->disp_size = 32;
 335         }
 336
 337         switch (mod) {
 338         case 0:
 339             op->segment |= SEG_NODISP;
 340             break;
 341         case 1:
 342             op->segment |= SEG_DISP8;
 343             op->offset = gets8(data);
 344             data++;
 345             break;
 346         case 2:
 347             op->segment |= SEG_DISP32;
 348             op->offset = gets32(data);
 349             data += 4;
 350             break;
 351         }
 352         return data;
 353     }
 354 }
 355
 356 /*
 357  * Determine whether the instruction template in t corresponds to the data
 358  * stream in data. Return the number of bytes matched if so.
 359  */
 360 #define case4(x) case (x): case (x)+1: case (x)+2: case (x)+3
 361
 362 static int matches(const struct itemplate *t, uint8_t *data,
 363                    const struct prefix_info *prefix, int segsize, insn *ins)
 364 {
 365     uint8_t *r = (uint8_t *)(t->code);
 366     uint8_t *origdata = data;
 367     bool a_used = false, o_used = false;
 368     enum prefixes drep = 0;
 369     uint8_t lock = prefix->lock;
 370     int osize = prefix->osize;
 371     int asize = prefix->asize;
 372     int i, c;
 373     struct operand *opx;
 374     int s_field_for = -1;       /* No 144/154 series code encountered */
 375
 376     for (i = 0; i < MAX_OPERANDS; i++) {
 377         ins->oprs[i].segment = ins->oprs[i].disp_size =
 378             (segsize == 64 ? SEG_64BIT : segsize == 32 ? SEG_32BIT : 0);
 379     }
 380     ins->condition = -1;
 381     ins->rex = prefix->rex;
 382     memset(ins->prefixes, 0, sizeof ins->prefixes);
 383
 384     if (t->flags & (segsize == 64 ? IF_NOLONG : IF_LONG))
 385         return false;
 386
 387     if (prefix->rep == 0xF2)
 388         drep = P_REPNE;
 389     else if (prefix->rep == 0xF3)
 390         drep = P_REP;
 391
 392     while ((c = *r++) != 0) {
 393         opx = &ins->oprs[c & 3];
 394
 395         switch (c) {
 396         case 01:
 397         case 02:
 398         case 03:
 399             while (c--)
 400                 if (*r++ != *data++)
 401                     return false;
 402             break;
 403
 404         case 04:
 405             switch (*data++) {
 406             case 0x07:
 407                 ins->oprs[0].basereg = 0;
 408                 break;
 409             case 0x17:
 410                 ins->oprs[0].basereg = 2;
 411                 break;
 412             case 0x1F:
 413                 ins->oprs[0].basereg = 3;
 414                 break;
 415             default:
 416                 return false;
 417             }
 418             break;
 419
 420         case 05:
 421             switch (*data++) {
 422             case 0xA1:
 423                 ins->oprs[0].basereg = 4;
 424                 break;
 425             case 0xA9:
 426                 ins->oprs[0].basereg = 5;
 427                 break;
 428             default:
 429                 return false;
 430             }
 431             break;
 432
 433         case 06:
 434             switch (*data++) {
 435             case 0x06:
 436                 ins->oprs[0].basereg = 0;
 437                 break;
 438             case 0x0E:
 439                 ins->oprs[0].basereg = 1;
 440                 break;
 441             case 0x16:
 442                 ins->oprs[0].basereg = 2;
 443                 break;
 444             case 0x1E:
 445                 ins->oprs[0].basereg = 3;
 446                 break;
 447             default:
 448                 return false;
 449             }
 450             break;
 451
 452         case 07:
 453             switch (*data++) {
 454             case 0xA0:
 455                 ins->oprs[0].basereg = 4;
 456                 break;
 457             case 0xA8:
 458                 ins->oprs[0].basereg = 5;
 459                 break;
 460             default:
 461                 return false;
 462             }
 463             break;
 464
 465         case4(010):
 466         {
 467             int t = *r++, d = *data++;
 468             if (d < t || d > t + 7)
 469                 return false;
 470             else {
 471                 opx->basereg = (d-t)+
 472                     (ins->rex & REX_B ? 8 : 0);
 473                 opx->segment |= SEG_RMREG;
 474             }
 475             break;
 476         }
 477
 478         case4(014):
 479             opx->offset = (int8_t)*data++;
 480             opx->segment |= SEG_SIGNED;
 481             break;
 482
 483         case4(020):
 484             opx->offset = *data++;
 485             break;
 486
 487         case4(024):
 488             opx->offset = *data++;
 489             break;
 490
 491         case4(030):
 492             opx->offset = getu16(data);
 493             data += 2;
 494             break;
 495
 496         case4(034):
 497             if (osize == 32) {
 498                 opx->offset = getu32(data);
 499                 data += 4;
 500             } else {
 501                 opx->offset = getu16(data);
 502                 data += 2;
 503             }
 504             if (segsize != asize)
 505                 opx->disp_size = asize;
 506             break;
 507
 508         case4(040):
 509             opx->offset = getu32(data);
 510             data += 4;
 511             break;
 512
 513         case4(044):
 514             switch (asize) {
 515             case 16:
 516                 opx->offset = getu16(data);
 517                 data += 2;
 518                 if (segsize != 16)
 519                     opx->disp_size = 16;
 520                 break;
 521             case 32:
 522                 opx->offset = getu32(data);
 523                 data += 4;
 524                 if (segsize == 16)
 525                     opx->disp_size = 32;
 526                 break;
 527             case 64:
 528                 opx->offset = getu64(data);
 529                 opx->disp_size = 64;
 530                 data += 8;
 531                 break;
 532             }
 533             break;
 534
 535         case4(050):
 536             opx->offset = gets8(data++);
 537             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
 538             break;
 539
 540         case4(054):
 541             opx->offset = getu64(data);
 542             data += 8;
 543             break;
 544
 545         case4(060):
 546             opx->offset = gets16(data);
 547             data += 2;
 548             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
 549             opx->segment &= ~SEG_32BIT;
 550             break;
 551
 552         case4(064):
 553             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
 554             if (osize == 16) {
 555                 opx->offset = gets16(data);
 556                 data += 2;
 557                 opx->segment &= ~(SEG_32BIT|SEG_64BIT);
 558             } else if (osize == 32) {
 559                 opx->offset = gets32(data);
 560                 data += 4;
 561                 opx->segment &= ~SEG_64BIT;
 562                 opx->segment |= SEG_32BIT;
 563             }
 564             if (segsize != osize) {
 565                 opx->type =
 566                     (opx->type & ~SIZE_MASK)
 567                     | ((osize == 16) ? BITS16 : BITS32);
 568             }
 569             break;
 570
 571         case4(070):
 572             opx->offset = gets32(data);
 573             data += 4;
 574             opx->segment |= SEG_32BIT | SEG_RELATIVE;
 575             break;
 576
 577         case4(0100):
 578         case4(0110):
 579         case4(0120):
 580         case4(0130):
 581         {
 582             int modrm = *data++;
 583             opx->segment |= SEG_RMREG;
 584             data = do_ea(data, modrm, asize, segsize,
 585                          &ins->oprs[(c >> 3) & 3], ins);
 586             if (!data)
 587                 return false;
 588             opx->basereg = ((modrm >> 3)&7)+
 589                 (ins->rex & REX_R ? 8 : 0);
 590             break;
 591         }
 592
 593         case4(0140):
 594             if (s_field_for == (c & 3)) {
 595                 opx->offset = gets8(data);
 596                 data++;
 597             } else {
 598                 opx->offset = getu16(data);
 599                 data += 2;
 600             }
 601             break;
 602
 603         case4(0144):
 604         case4(0154):
 605             s_field_for = (*data & 0x02) ? c & 3 : -1;
 606             if ((*data++ & ~0x02) != *r++)
 607                 return false;
 608             break;
 609
 610         case4(0150):
 611             if (s_field_for == (c & 3)) {
 612                 opx->offset = gets8(data);
 613                 data++;
 614             } else {
 615                 opx->offset = getu32(data);
 616                 data += 4;
 617             }
 618             break;
 619
 620         case4(0160):
 621             ins->rex |= REX_D;
 622             ins->drexdst = c & 3;
 623             break;
 624
 625         case4(0164):
 626             ins->rex |= REX_D|REX_OC;
 627             ins->drexdst = c & 3;
 628             break;
 629
 630         case 0171:
 631             data = do_drex(data, ins);
 632             if (!data)
 633                 return false;
 634             break;
 635
 636         case 0172:
 637         {
 638             uint8_t ximm = *data++;
 639             c = *r++;
 640             ins->oprs[c >> 3].basereg = ximm >> 4;
 641             ins->oprs[c >> 3].segment |= SEG_RMREG;
 642             ins->oprs[c & 7].offset = ximm & 15;
 643         }
 644         break;
 645
 646         case 0173:
 647         {
 648             uint8_t ximm = *data++;
 649             c = *r++;
 650
 651             if ((c ^ ximm) & 15)
 652                 return false;
 653
 654             ins->oprs[c >> 4].basereg = ximm >> 4;
 655             ins->oprs[c >> 4].segment |= SEG_RMREG;
 656         }
 657         break;
 658
 659         case 0174:
 660         {
 661             uint8_t ximm = *data++;
 662             c = *r++;
 663
 664             ins->oprs[c].basereg = ximm >> 4;
 665             ins->oprs[c].segment |= SEG_RMREG;
 666         }
 667         break;
 668
 669         case4(0200):
 670         case4(0204):
 671         case4(0210):
 672         case4(0214):
 673         case4(0220):
 674         case4(0224):
 675         case4(0230):
 676         case4(0234):
 677         {
 678             int modrm = *data++;
 679             if (((modrm >> 3) & 07) != (c & 07))
 680                 return false;   /* spare field doesn't match up */
 681             data = do_ea(data, modrm, asize, segsize,
 682                          &ins->oprs[(c >> 3) & 07], ins);
 683             if (!data)
 684                 return false;
 685             break;
 686         }
 687
 688         case4(0260):
 689         {
 690             int vexm   = *r++;
 691             int vexwlp = *r++;
 692             ins->rex |= REX_V;
 693             if ((prefix->rex & (REX_V|REX_D|REX_P)) != REX_V)
 694                 return false;
 695
 696             if ((vexm & 0x1f) != prefix->vex_m)
 697                 return false;
 698
 699             switch (vexwlp & 030) {
 700             case 000:
 701                 if (prefix->rex & REX_W)
 702                     return false;
 703                 break;
 704             case 010:
 705                 if (!(prefix->rex & REX_W))
 706                     return false;
 707                 break;
 708             default:
 709                 break;          /* XXX: Need to do anything special here? */
 710             }
 711
 712             if ((vexwlp & 007) != prefix->vex_lp)
 713                 return false;
 714
 715             opx->segment |= SEG_RMREG;
 716             opx->basereg = prefix->vex_v;
 717             break;
 718         }
 719
 720         case 0270:
 721         {
 722             int vexm   = *r++;
 723             int vexwlp = *r++;
 724             ins->rex |= REX_V;
 725             if ((prefix->rex & (REX_V|REX_D|REX_P)) != REX_V)
 726                 return false;
 727
 728             if ((vexm & 0x1f) != prefix->vex_m)
 729                 return false;
 730
 731             switch (vexwlp & 030) {
 732             case 000:
 733                 if (ins->rex & REX_W)
 734                     return false;
 735                 break;
 736             case 010:
 737                 if (!(ins->rex & REX_W))
 738                     return false;
 739                 break;
 740             default:
 741                 break;          /* Need to do anything special here? */
 742             }
 743
 744             if ((vexwlp & 007) != prefix->vex_lp)
 745                 return false;
 746
 747             if (prefix->vex_v != 0)
 748                 return false;
 749
 750             break;
 751         }
 752
 753         case 0310:
 754             if (asize != 16)
 755                 return false;
 756             else
 757                 a_used = true;
 758             break;
 759
 760         case 0311:
 761             if (asize == 16)
 762                 return false;
 763             else
 764                 a_used = true;
 765             break;
 766
 767         case 0312:
 768             if (asize != segsize)
 769                 return false;
 770             else
 771                 a_used = true;
 772             break;
 773
 774         case 0313:
 775             if (asize != 64)
 776                 return false;
 777             else
 778                 a_used = true;
 779             break;
 780
 781         case 0314:
 782             if (prefix->rex & REX_B)
 783                 return false;
 784             break;
 785
 786         case 0315:
 787             if (prefix->rex & REX_X)
 788                 return false;
 789             break;
 790
 791         case 0316:
 792             if (prefix->rex & REX_R)
 793                 return false;
 794             break;
 795
 796         case 0317:
 797             if (prefix->rex & REX_W)
 798                 return false;
 799             break;
 800
 801         case 0320:
 802             if (osize != 16)
 803                 return false;
 804             else
 805                 o_used = true;
 806             break;
 807
 808         case 0321:
 809             if (osize != 32)
 810                 return false;
 811             else
 812                 o_used = true;
 813             break;
 814
 815         case 0322:
 816             if (osize != (segsize == 16) ? 16 : 32)
 817                 return false;
 818             else
 819                 o_used = true;
 820             break;
 821
 822         case 0323:
 823             ins->rex |= REX_W;  /* 64-bit only instruction */
 824             osize = 64;
 825             o_used = true;
 826             break;
 827
 828         case 0324:
 829             if (!(ins->rex & (REX_P|REX_W)) || osize != 64)
 830                 return false;
 831             o_used = true;
 832             break;
 833
 834         case 0330:
 835         {
 836             int t = *r++, d = *data++;
 837             if (d < t || d > t + 15)
 838                 return false;
 839             else
 840                 ins->condition = d - t;
 841             break;
 842         }
 843
 844         case 0331:
 845             if (prefix->rep)
 846                 return false;
 847             break;
 848
 849         case 0332:
 850             if (prefix->rep != 0xF2)
 851                 return false;
 852             drep = 0;
 853             break;
 854
 855         case 0333:
 856             if (prefix->rep != 0xF3)
 857                 return false;
 858             drep = 0;
 859             break;
 860
 861         case 0334:
 862             if (lock) {
 863                 ins->rex |= REX_R;
 864                 lock = 0;
 865             }
 866             break;
 867
 868         case 0335:
 869             if (drep == P_REP)
 870                 drep = P_REPE;
 871             break;
 872
 873         case 0340:
 874             return false;
 875
 876         case 0360:
 877             if (prefix->osp || prefix->rep)
 878                 return false;
 879             break;
 880
 881         case 0361:
 882             if (!prefix->osp || prefix->rep)
 883                 return false;
 884             break;
 885
 886         case 0362:
 887             if (prefix->osp || prefix->rep != 0xf2)
 888                 return false;
 889             break;
 890
 891         case 0363:
 892             if (prefix->osp || prefix->rep != 0xf3)
 893                 return false;
 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     /* REX cannot be combined with DREX or VEX */
 924     if ((ins->rex & (REX_D|REX_V)) && (prefix->rex & REX_P))
 925         return false;
 926
 927     /*
 928      * Check for unused rep or a/o prefixes.
 929      */
 930     for (i = 0; i < t->operands; i++) {
 931         if (ins->oprs[i].segment != SEG_RMREG)
 932             a_used = true;
 933     }
 934
 935     if (lock) {
 936         if (ins->prefixes[PPS_LREP])
 937             return false;
 938         ins->prefixes[PPS_LREP] = P_LOCK;
 939     }
 940     if (drep) {
 941         if (ins->prefixes[PPS_LREP])
 942             return false;
 943         ins->prefixes[PPS_LREP] = drep;
 944     }
 945     if (!o_used) {
 946         if (osize != ((segsize == 16) ? 16 : 32)) {
 947             enum prefixes pfx = 0;
 948
 949             switch (osize) {
 950             case 16:
 951                 pfx = P_O16;
 952                 break;
 953             case 32:
 954                 pfx = P_O32;
 955                 break;
 956             case 64:
 957                 pfx = P_O64;
 958                 break;
 959             }
 960
 961             if (ins->prefixes[PPS_OSIZE])
 962                 return false;
 963             ins->prefixes[PPS_OSIZE] = pfx;
 964         }
 965     }
 966     if (!a_used && asize != segsize) {
 967         if (ins->prefixes[PPS_ASIZE])
 968             return false;
 969         ins->prefixes[PPS_ASIZE] = asize == 16 ? P_A16 : P_A32;
 970     }
 971
 972     /* Fix: check for redundant REX prefixes */
 973
 974     return data - origdata;
 975 }
 976
 977 /* Condition names for disassembly, sorted by x86 code */
 978 static const char * const condition_name[16] = {
 979     "o", "no", "c", "nc", "z", "nz", "na", "a",
 980     "s", "ns", "pe", "po", "l", "nl", "ng", "g"
 981 };
 982
 983 int32_t disasm(uint8_t *data, char *output, int outbufsize, int segsize,
 984             int32_t offset, int autosync, uint32_t prefer)
 985 {
 986     const struct itemplate * const *p, * const *best_p;
 987     const struct disasm_index *ix;
 988     uint8_t *dp;
 989     int length, best_length = 0;
 990     char *segover;
 991     int i, slen, colon, n;
 992     uint8_t *origdata;
 993     int works;
 994     insn tmp_ins, ins;
 995     uint32_t goodness, best;
 996     int best_pref;
 997     struct prefix_info prefix;
 998     bool end_prefix;
 999
1000     memset(&ins, 0, sizeof ins);
1001
1002     /*
1003      * Scan for prefixes.
1004      */
1005     memset(&prefix, 0, sizeof prefix);
1006     prefix.asize = segsize;
1007     prefix.osize = (segsize == 64) ? 32 : segsize;
1008     segover = NULL;
1009     origdata = data;
1010
1011     end_prefix = false;
1012     while (!end_prefix) {
1013         switch (*data) {
1014         case 0xF2:
1015         case 0xF3:
1016             prefix.rep = *data++;
1017             break;
1018         case 0xF0:
1019             prefix.lock = *data++;
1020             break;
1021         case 0x2E:
1022             segover = "cs", prefix.seg = *data++;
1023             break;
1024         case 0x36:
1025             segover = "ss", prefix.seg = *data++;
1026             break;
1027         case 0x3E:
1028             segover = "ds", prefix.seg = *data++;
1029             break;
1030         case 0x26:
1031             segover = "es", prefix.seg = *data++;
1032             break;
1033         case 0x64:
1034             segover = "fs", prefix.seg = *data++;
1035             break;
1036         case 0x65:
1037             segover = "gs", prefix.seg = *data++;
1038             break;
1039         case 0x66:
1040             prefix.osize = (segsize == 16) ? 32 : 16;
1041             prefix.osp = *data++;
1042             break;
1043         case 0x67:
1044             prefix.asize = (segsize == 32) ? 16 : 32;
1045             prefix.asp = *data++;
1046             break;
1047         case 0xC4:
1048         case 0xC5:
1049             if (segsize == 64 || (data[1] & 0xc0) == 0xc0) {
1050                 prefix.vex[0] = *data++;
1051                 prefix.vex[1] = *data++;
1052                 if (prefix.vex[0] == 0xc4)
1053                     prefix.vex[2] = *data++;
1054             }
1055             prefix.rex = REX_V;
1056             if (prefix.vex[0] == 0xc4) {
1057                 prefix.rex |= (~prefix.vex[1] >> 5) & 7; /* REX_RXB */
1058                 prefix.rex |= (prefix.vex[2] >> (7-3)) & REX_W;
1059                 prefix.vex_m = prefix.vex[1] & 0x1f;
1060                 prefix.vex_v = (~prefix.vex[2] >> 3) & 15;
1061                 prefix.vex_lp = prefix.vex[2] & 7;
1062             } else {
1063                 prefix.rex |= (~prefix.vex[1] >> (7-2)) & REX_R;
1064                 prefix.vex_m = 1;
1065                 prefix.vex_v = (~prefix.vex[1] >> 3) & 15;
1066                 prefix.vex_lp = prefix.vex[1] & 7;
1067             }
1068             end_prefix = true;
1069             break;
1070         case REX_P + 0x0:
1071         case REX_P + 0x1:
1072         case REX_P + 0x2:
1073         case REX_P + 0x3:
1074         case REX_P + 0x4:
1075         case REX_P + 0x5:
1076         case REX_P + 0x6:
1077         case REX_P + 0x7:
1078         case REX_P + 0x8:
1079         case REX_P + 0x9:
1080         case REX_P + 0xA:
1081         case REX_P + 0xB:
1082         case REX_P + 0xC:
1083         case REX_P + 0xD:
1084         case REX_P + 0xE:
1085         case REX_P + 0xF:
1086             if (segsize == 64) {
1087                 prefix.rex = *data++;
1088                 if (prefix.rex & REX_W)
1089                     prefix.osize = 64;
1090             }
1091             end_prefix = true;
1092             break;
1093         default:
1094             end_prefix = true;
1095             break;
1096         }
1097     }
1098
1099     best = -1;                  /* Worst possible */
1100     best_p = NULL;
1101     best_pref = INT_MAX;
1102
1103     dp = data;
1104     ix = itable + *dp++;
1105     while (ix->n == -1) {
1106         ix = (const struct disasm_index *)ix->p + *dp++;
1107     }
1108
1109     p = (const struct itemplate * const *)ix->p;
1110     for (n = ix->n; n; n--, p++) {
1111         if ((length = matches(*p, data, &prefix, segsize, &tmp_ins))) {
1112             works = true;
1113             /*
1114              * Final check to make sure the types of r/m match up.
1115              * XXX: Need to make sure this is actually correct.
1116              */
1117             for (i = 0; i < (*p)->operands; i++) {
1118                 if (!((*p)->opd[i] & SAME_AS) &&
1119                     (
1120                         /* If it's a mem-only EA but we have a
1121                            register, die. */
1122                         ((tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG) &&
1123                          !(MEMORY & ~(*p)->opd[i])) ||
1124                         /* If it's a reg-only EA but we have a memory
1125                            ref, die. */
1126                         (!(tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG) &&
1127                          !(REG_EA & ~(*p)->opd[i]) &&
1128                          !((*p)->opd[i] & REG_SMASK)) ||
1129                         /* Register type mismatch (eg FS vs REG_DESS):
1130                            die. */
1131                         ((((*p)->opd[i] & (REGISTER | FPUREG)) ||
1132                           (tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG)) &&
1133                          !whichreg((*p)->opd[i],
1134                                    tmp_ins.oprs[i].basereg, tmp_ins.rex))
1135                         )) {
1136                     works = false;
1137                     break;
1138                 }
1139             }
1140
1141             /*
1142              * Note: we always prefer instructions which incorporate
1143              * prefixes in the instructions themselves.  This is to allow
1144              * e.g. PAUSE to be preferred to REP NOP, and deal with
1145              * MMX/SSE instructions where prefixes are used to select
1146              * between MMX and SSE register sets or outright opcode
1147              * selection.
1148              */
1149             if (works) {
1150                 int i, nprefix;
1151                 goodness = ((*p)->flags & IF_PFMASK) ^ prefer;
1152                 nprefix = 0;
1153                 for (i = 0; i < MAXPREFIX; i++)
1154                     if (tmp_ins.prefixes[i])
1155                         nprefix++;
1156                 if (nprefix < best_pref ||
1157                     (nprefix == best_pref && goodness < best)) {
1158                     /* This is the best one found so far */
1159                     best = goodness;
1160                     best_p = p;
1161                     best_pref = nprefix;
1162                     best_length = length;
1163                     ins = tmp_ins;
1164                 }
1165             }
1166         }
1167     }
1168
1169     if (!best_p)
1170         return 0;               /* no instruction was matched */
1171
1172     /* Pick the best match */
1173     p = best_p;
1174     length = best_length;
1175
1176     slen = 0;
1177
1178     /* TODO: snprintf returns the value that the string would have if
1179      *      the buffer were long enough, and not the actual length of
1180      *      the returned string, so each instance of using the return
1181      *      value of snprintf should actually be checked to assure that
1182      *      the return value is "sane."  Maybe a macro wrapper could
1183      *      be used for that purpose.
1184      */
1185     for (i = 0; i < MAXPREFIX; i++)
1186         switch (ins.prefixes[i]) {
1187         case P_LOCK:
1188             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "lock ");
1189             break;
1190         case P_REP:
1191             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "rep ");
1192             break;
1193         case P_REPE:
1194             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "repe ");
1195             break;
1196         case P_REPNE:
1197             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "repne ");
1198             break;
1199         case P_A16:
1200             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a16 ");
1201             break;
1202         case P_A32:
1203             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a32 ");
1204             break;
1205         case P_A64:
1206             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a64 ");
1207             break;
1208         case P_O16:
1209             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o16 ");
1210             break;
1211         case P_O32:
1212             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o32 ");
1213             break;
1214         case P_O64:
1215             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o64 ");
1216             break;
1217         default:
1218             break;
1219         }
1220
1221     i = (*p)->opcode;
1222     if (i >= FIRST_COND_OPCODE) {
1223         slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s%s",
1224                          nasm_cond_insn_names[i-FIRST_COND_OPCODE],
1225                          condition_name[ins.condition]);
1226     } else {
1227         slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1228                          nasm_insn_names[i]);
1229     }
1230     colon = false;
1231     length += data - origdata;  /* fix up for prefixes */
1232     for (i = 0; i < (*p)->operands; i++) {
1233         opflags_t t = (*p)->opd[i];
1234         const operand *o = &ins.oprs[i];
1235         int64_t offs;
1236
1237         if (t & SAME_AS) {
1238             o = &ins.oprs[t & ~SAME_AS];
1239             t = (*p)->opd[t & ~SAME_AS];
1240         }
1241
1242         output[slen++] = (colon ? ':' : i == 0 ? ' ' : ',');
1243
1244         offs = o->offset;
1245         if (o->segment & SEG_RELATIVE) {
1246             offs += offset + length;
1247             /*
1248              * sort out wraparound
1249              */
1250             if (!(o->segment & (SEG_32BIT|SEG_64BIT)))
1251                 offs &= 0xffff;
1252             else if (segsize != 64)
1253                 offs &= 0xffffffff;
1254
1255             /*
1256              * add sync marker, if autosync is on
1257              */
1258             if (autosync)
1259                 add_sync(offs, 0L);
1260         }
1261
1262         if (t & COLON)
1263             colon = true;
1264         else
1265             colon = false;
1266
1267         if ((t & (REGISTER | FPUREG)) ||
1268             (o->segment & SEG_RMREG)) {
1269             enum reg_enum reg;
1270             reg = whichreg(t, o->basereg, ins.rex);
1271             if (t & TO)
1272                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "to ");
1273             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1274                              nasm_reg_names[reg-EXPR_REG_START]);
1275         } else if (!(UNITY & ~t)) {
1276             output[slen++] = '1';
1277         } else if (t & IMMEDIATE) {
1278             if (t & BITS8) {
1279                 slen +=
1280                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "byte ");
1281                 if (o->segment & SEG_SIGNED) {
1282                     if (offs < 0) {
1283                         offs *= -1;
1284                         output[slen++] = '-';
1285                     } else
1286                         output[slen++] = '+';
1287                 }
1288             } else if (t & BITS16) {
1289                 slen +=
1290                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "word ");
1291             } else if (t & BITS32) {
1292                 slen +=
1293                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "dword ");
1294             } else if (t & BITS64) {
1295                 slen +=
1296                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "qword ");
1297             } else if (t & NEAR) {
1298                 slen +=
1299                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "near ");
1300             } else if (t & SHORT) {
1301                 slen +=
1302                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "short ");
1303             }
1304             slen +=
1305                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "0x%"PRIx64"",
1306                          offs);
1307         } else if (!(MEM_OFFS & ~t)) {
1308             slen +=
1309                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1310                          "[%s%s%s0x%"PRIx64"]",
1311                          (segover ? segover : ""),
1312                          (segover ? ":" : ""),
1313                          (o->disp_size == 64 ? "qword " :
1314                           o->disp_size == 32 ? "dword " :
1315                           o->disp_size == 16 ? "word " : ""), offs);
1316             segover = NULL;
1317         } else if (!(REGMEM & ~t)) {
1318             int started = false;
1319             if (t & BITS8)
1320                 slen +=
1321                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "byte ");
1322             if (t & BITS16)
1323                 slen +=
1324                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "word ");
1325             if (t & BITS32)
1326                 slen +=
1327                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "dword ");
1328             if (t & BITS64)
1329                 slen +=
1330                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "qword ");
1331             if (t & BITS80)
1332                 slen +=
1333                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "tword ");
1334             if (t & BITS128)
1335                 slen +=
1336                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "oword ");
1337             if (t & BITS256)
1338                 slen +=
1339                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "yword ");
1340             if (t & FAR)
1341                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "far ");
1342             if (t & NEAR)
1343                 slen +=
1344                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "near ");
1345             output[slen++] = '[';
1346             if (o->disp_size)
1347                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1348                                  (o->disp_size == 64 ? "qword " :
1349                                   o->disp_size == 32 ? "dword " :
1350                                   o->disp_size == 16 ? "word " :
1351                                   ""));
1352             if (o->eaflags & EAF_REL)
1353                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "rel ");
1354             if (segover) {
1355                 slen +=
1356                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s:",
1357                              segover);
1358                 segover = NULL;
1359             }
1360             if (o->basereg != -1) {
1361                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1362                                  nasm_reg_names[(o->basereg-EXPR_REG_START)]);
1363                 started = true;
1364             }
1365             if (o->indexreg != -1) {
1366                 if (started)
1367                     output[slen++] = '+';
1368                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1369                                  nasm_reg_names[(o->indexreg-EXPR_REG_START)]);
1370                 if (o->scale > 1)
1371                     slen +=
1372                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "*%d",
1373                                  o->scale);
1374                 started = true;
1375             }
1376
1377
1378             if (o->segment & SEG_DISP8) {
1379                 const char *prefix;
1380                 uint8_t offset = offs;
1381                 if ((int8_t)offset < 0) {
1382                     prefix = "-";
1383                     offset = -offset;
1384                 } else {
1385                     prefix = "+";
1386                 }
1387                 slen +=
1388                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s0x%"PRIx8"",
1389                              prefix, offset);
1390             } else if (o->segment & SEG_DISP16) {
1391                 const char *prefix;
1392                 uint16_t offset = offs;
1393                 if ((int16_t)offset < 0 && started) {
1394                     offset = -offset;
1395                     prefix = "-";
1396                 } else {
1397                     prefix = started ? "+" : "";
1398                 }
1399                 slen +=
1400                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1401                              "%s0x%"PRIx16"", prefix, offset);
1402             } else if (o->segment & SEG_DISP32) {
1403                 if (prefix.asize == 64) {
1404                     const char *prefix;
1405                     uint64_t offset = (int64_t)(int32_t)offs;
1406                     if ((int32_t)offs < 0 && started) {
1407                         offset = -offset;
1408                         prefix = "-";
1409                     } else {
1410                         prefix = started ? "+" : "";
1411                     }
1412                     slen +=
1413                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1414                                  "%s0x%"PRIx64"", prefix, offset);
1415                 } else {
1416                     const char *prefix;
1417                     uint32_t offset = offs;
1418                     if ((int32_t) offset < 0 && started) {
1419                         offset = -offset;
1420                         prefix = "-";
1421                     } else {
1422                         prefix = started ? "+" : "";
1423                     }
1424                     slen +=
1425                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1426                                  "%s0x%"PRIx32"", prefix, offset);
1427                 }
1428             }
1429             output[slen++] = ']';
1430         } else {
1431             slen +=
1432                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "<operand%d>",
1433                          i);
1434         }
1435     }
1436     output[slen] = '\0';
1437     if (segover) {              /* unused segment override */
1438         char *p = output;
1439         int count = slen + 1;
1440         while (count--)
1441             p[count + 3] = p[count];
1442         strncpy(output, segover, 2);
1443         output[2] = ' ';
1444     }
1445     return length;
1446 }
1447
1448 int32_t eatbyte(uint8_t *data, char *output, int outbufsize)
1449 {
1450     snprintf(output, outbufsize, "db 0x%02X", *data);
1451     return 1;
1452 }