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 licence given in the file "Licence"
   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 defined(__i386__) || defined(__x86_64__)
  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_reg64[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
 379     for (i = 0; i < MAX_OPERANDS; i++) {
 380         ins->oprs[i].segment = ins->oprs[i].disp_size =
 381             (segsize == 64 ? SEG_64BIT : segsize == 32 ? SEG_32BIT : 0);
 382     }
 383     ins->condition = -1;
 384     ins->rex = prefix->rex;
 385     memset(ins->prefixes, 0, sizeof ins->prefixes);
 386
 387     if (t->flags & (segsize == 64 ? IF_NOLONG : IF_LONG))
 388         return false;
 389
 390     if (prefix->rep == 0xF2)
 391         drep = P_REPNE;
 392     else if (prefix->rep == 0xF3)
 393         drep = P_REP;
 394
 395     while ((c = *r++) != 0) {
 396         switch (c) {
 397         case 01:
 398         case 02:
 399         case 03:
 400             while (c--)
 401                 if (*r++ != *data++)
 402                     return false;
 403             break;
 404
 405         case 04:
 406             switch (*data++) {
 407             case 0x07:
 408                 ins->oprs[0].basereg = 0;
 409                 break;
 410             case 0x17:
 411                 ins->oprs[0].basereg = 2;
 412                 break;
 413             case 0x1F:
 414                 ins->oprs[0].basereg = 3;
 415                 break;
 416             default:
 417                 return false;
 418             }
 419             break;
 420
 421         case 05:
 422             switch (*data++) {
 423             case 0xA1:
 424                 ins->oprs[0].basereg = 4;
 425                 break;
 426             case 0xA9:
 427                 ins->oprs[0].basereg = 5;
 428                 break;
 429             default:
 430                 return false;
 431             }
 432             break;
 433
 434         case 06:
 435             switch (*data++) {
 436             case 0x06:
 437                 ins->oprs[0].basereg = 0;
 438                 break;
 439             case 0x0E:
 440                 ins->oprs[0].basereg = 1;
 441                 break;
 442             case 0x16:
 443                 ins->oprs[0].basereg = 2;
 444                 break;
 445             case 0x1E:
 446                 ins->oprs[0].basereg = 3;
 447                 break;
 448             default:
 449                 return false;
 450             }
 451             break;
 452
 453         case 07:
 454             switch (*data++) {
 455             case 0xA0:
 456                 ins->oprs[0].basereg = 4;
 457                 break;
 458             case 0xA8:
 459                 ins->oprs[0].basereg = 5;
 460                 break;
 461             default:
 462                 return false;
 463             }
 464             break;
 465
 466         case4(010):
 467         {
 468             int t = *r++, d = *data++;
 469             if (d < t || d > t + 7)
 470                 return false;
 471             else {
 472                 ins->oprs[c - 010].basereg = (d-t)+
 473                     (ins->rex & REX_B ? 8 : 0);
 474                 ins->oprs[c - 010].segment |= SEG_RMREG;
 475             }
 476             break;
 477         }
 478
 479         case4(014):
 480             ins->oprs[c - 014].offset = (int8_t)*data++;
 481             ins->oprs[c - 014].segment |= SEG_SIGNED;
 482             break;
 483
 484         case4(020):
 485             ins->oprs[c - 020].offset = *data++;
 486             break;
 487
 488         case4(024):
 489             ins->oprs[c - 024].offset = *data++;
 490             break;
 491
 492         case4(030):
 493             ins->oprs[c - 030].offset = getu16(data);
 494             data += 2;
 495             break;
 496
 497         case4(034):
 498             if (osize == 32) {
 499                 ins->oprs[c - 034].offset = getu32(data);
 500                 data += 4;
 501             } else {
 502                 ins->oprs[c - 034].offset = getu16(data);
 503                 data += 2;
 504             }
 505             if (segsize != asize)
 506                 ins->oprs[c - 034].disp_size = asize;
 507             break;
 508
 509         case4(040):
 510             ins->oprs[c - 040].offset = getu32(data);
 511             data += 4;
 512             break;
 513
 514         case4(044):
 515             switch (asize) {
 516             case 16:
 517                 ins->oprs[c - 044].offset = getu16(data);
 518                 data += 2;
 519                 if (segsize != 16)
 520                     ins->oprs[c - 044].disp_size = 16;
 521                 break;
 522             case 32:
 523                 ins->oprs[c - 044].offset = getu32(data);
 524                 data += 4;
 525                 if (segsize == 16)
 526                     ins->oprs[c - 044].disp_size = 32;
 527                 break;
 528             case 64:
 529                 ins->oprs[c - 044].offset = getu64(data);
 530                 ins->oprs[c - 044].disp_size = 64;
 531                 data += 8;
 532                 break;
 533             }
 534             break;
 535
 536         case4(050):
 537             ins->oprs[c - 050].offset = gets8(data++);
 538             ins->oprs[c - 050].segment |= SEG_RELATIVE;
 539             break;
 540
 541         case4(054):
 542             ins->oprs[c - 054].offset = getu64(data);
 543             data += 8;
 544             break;
 545
 546         case4(060):
 547             ins->oprs[c - 060].offset = gets16(data);
 548             data += 2;
 549             ins->oprs[c - 060].segment |= SEG_RELATIVE;
 550             ins->oprs[c - 060].segment &= ~SEG_32BIT;
 551             break;
 552
 553         case4(064):
 554             ins->oprs[c - 064].segment |= SEG_RELATIVE;
 555             if (osize == 16) {
 556                 ins->oprs[c - 064].offset = getu16(data);
 557                 data += 2;
 558                 ins->oprs[c - 064].segment &= ~(SEG_32BIT|SEG_64BIT);
 559             } else if (osize == 32) {
 560                 ins->oprs[c - 064].offset = getu32(data);
 561                 data += 4;
 562                 ins->oprs[c - 064].segment &= ~SEG_64BIT;
 563                 ins->oprs[c - 064].segment |= SEG_32BIT;
 564             }
 565             if (segsize != osize) {
 566                 ins->oprs[c - 064].type =
 567                     (ins->oprs[c - 064].type & ~SIZE_MASK)
 568                     | ((osize == 16) ? BITS16 : BITS32);
 569             }
 570             break;
 571
 572         case4(070):
 573             ins->oprs[c - 070].offset = getu32(data);
 574             data += 4;
 575             ins->oprs[c - 070].segment |= SEG_32BIT | SEG_RELATIVE;
 576             break;
 577
 578         case4(0100):
 579         case4(0110):
 580         case4(0120):
 581         case4(0130):
 582         {
 583             int modrm = *data++;
 584             ins->oprs[c & 07].segment |= SEG_RMREG;
 585             data = do_ea(data, modrm, asize, segsize,
 586                          &ins->oprs[(c >> 3) & 07], ins);
 587             if (!data)
 588                 return false;
 589             ins->oprs[c & 07].basereg = ((modrm >> 3)&7)+
 590                 (ins->rex & REX_R ? 8 : 0);
 591             break;
 592         }
 593
 594         case4(0140):
 595             ins->oprs[c - 0140].offset = getu16(data);
 596             data += 2;
 597             break;
 598
 599         case4(0150):
 600             ins->oprs[c - 0150].offset = getu32(data);
 601             data += 4;
 602             break;
 603
 604         case4(0160):
 605             ins->rex |= REX_D;
 606             ins->drexdst = c & 3;
 607             break;
 608
 609         case4(0164):
 610             ins->rex |= REX_D|REX_OC;
 611             ins->drexdst = c & 3;
 612             break;
 613
 614         case 0170:
 615             if (*data++)
 616                 return false;
 617             break;
 618
 619         case 0171:
 620             data = do_drex(data, ins);
 621             if (!data)
 622                 return false;
 623             break;
 624
 625         case4(0200):
 626         case4(0204):
 627         case4(0210):
 628         case4(0214):
 629         case4(0220):
 630         case4(0224):
 631         case4(0230):
 632         case4(0234):
 633         {
 634             int modrm = *data++;
 635             if (((modrm >> 3) & 07) != (c & 07))
 636                 return false;   /* spare field doesn't match up */
 637             data = do_ea(data, modrm, asize, segsize,
 638                          &ins->oprs[(c >> 3) & 07], ins);
 639             if (!data)
 640                 return false;
 641             break;
 642         }
 643
 644         case 0310:
 645             if (asize != 16)
 646                 return false;
 647             else
 648                 a_used = true;
 649             break;
 650
 651         case 0311:
 652             if (asize == 16)
 653                 return false;
 654             else
 655                 a_used = true;
 656             break;
 657
 658         case 0312:
 659             if (asize != segsize)
 660                 return false;
 661             else
 662                 a_used = true;
 663             break;
 664
 665         case 0313:
 666             if (asize != 64)
 667                 return false;
 668             else
 669                 a_used = true;
 670             break;
 671
 672         case 0314:
 673             if (prefix->rex & REX_B)
 674                 return false;
 675             break;
 676
 677         case 0315:
 678             if (prefix->rex & REX_X)
 679                 return false;
 680             break;
 681
 682         case 0316:
 683             if (prefix->rex & REX_R)
 684                 return false;
 685             break;
 686
 687         case 0317:
 688             if (prefix->rex & REX_W)
 689                 return false;
 690             break;
 691
 692         case 0320:
 693             if (osize != 16)
 694                 return false;
 695             else
 696                 o_used = true;
 697             break;
 698
 699         case 0321:
 700             if (osize != 32)
 701                 return false;
 702             else
 703                 o_used = true;
 704             break;
 705
 706         case 0322:
 707             if (osize != (segsize == 16) ? 16 : 32)
 708                 return false;
 709             else
 710                 o_used = true;
 711             break;
 712
 713         case 0323:
 714             ins->rex |= REX_W;  /* 64-bit only instruction */
 715             osize = 64;
 716             o_used = true;
 717             break;
 718
 719         case 0324:
 720             if (!(ins->rex & (REX_P|REX_W)) || osize != 64)
 721                 return false;
 722             o_used = true;
 723             break;
 724
 725         case 0330:
 726         {
 727             int t = *r++, d = *data++;
 728             if (d < t || d > t + 15)
 729                 return false;
 730             else
 731                 ins->condition = d - t;
 732             break;
 733         }
 734
 735         case 0331:
 736             if (prefix->rep)
 737                 return false;
 738             break;
 739
 740         case 0332:
 741             if (prefix->rep != 0xF2)
 742                 return false;
 743             break;
 744
 745         case 0333:
 746             if (prefix->rep != 0xF3)
 747                 return false;
 748             drep = 0;
 749             break;
 750
 751         case 0334:
 752             if (lock) {
 753                 ins->rex |= REX_R;
 754                 lock = 0;
 755             }
 756             break;
 757
 758         case 0335:
 759             if (drep == P_REP)
 760                 drep = P_REPE;
 761             break;
 762
 763         case 0340:
 764             return false;
 765
 766         case 0364:
 767             if (prefix->osp)
 768                 return false;
 769             break;
 770
 771         case 0365:
 772             if (prefix->asp)
 773                 return false;
 774             break;
 775
 776         case 0366:
 777             if (!prefix->osp)
 778                 return false;
 779             o_used = true;
 780             break;
 781
 782         case 0367:
 783             if (!prefix->asp)
 784                 return false;
 785             a_used = true;
 786             break;
 787
 788         default:
 789             return false;       /* Unknown code */
 790         }
 791     }
 792
 793     /* REX cannot be combined with DREX */
 794     if ((ins->rex & REX_D) && (prefix->rex))
 795         return false;
 796
 797     /*
 798      * Check for unused rep or a/o prefixes.
 799      */
 800     for (i = 0; i < t->operands; i++) {
 801         if (ins->oprs[i].segment != SEG_RMREG)
 802             a_used = true;
 803     }
 804
 805     if (lock) {
 806         if (ins->prefixes[PPS_LREP])
 807             return false;
 808         ins->prefixes[PPS_LREP] = P_LOCK;
 809     }
 810     if (drep) {
 811         if (ins->prefixes[PPS_LREP])
 812             return false;
 813         ins->prefixes[PPS_LREP] = drep;
 814     }
 815     if (!o_used) {
 816         if (osize != ((segsize == 16) ? 16 : 32)) {
 817             enum prefixes pfx = 0;
 818
 819             switch (osize) {
 820             case 16:
 821                 pfx = P_O16;
 822                 break;
 823             case 32:
 824                 pfx = P_O32;
 825                 break;
 826             case 64:
 827                 pfx = P_O64;
 828                 break;
 829             }
 830
 831             if (ins->prefixes[PPS_OSIZE])
 832                 return false;
 833             ins->prefixes[PPS_OSIZE] = pfx;
 834         }
 835     }
 836     if (!a_used && asize != segsize) {
 837         if (ins->prefixes[PPS_ASIZE])
 838             return false;
 839         ins->prefixes[PPS_ASIZE] = asize == 16 ? P_A16 : P_A32;
 840     }
 841
 842     /* Fix: check for redundant REX prefixes */
 843
 844     return data - origdata;
 845 }
 846
 847 int32_t disasm(uint8_t *data, char *output, int outbufsize, int segsize,
 848             int32_t offset, int autosync, uint32_t prefer)
 849 {
 850     const struct itemplate * const *p, * const *best_p;
 851     const struct disasm_index *ix;
 852     uint8_t *dp;
 853     int length, best_length = 0;
 854     char *segover;
 855     int i, slen, colon, n;
 856     uint8_t *origdata;
 857     int works;
 858     insn tmp_ins, ins;
 859     uint32_t goodness, best;
 860     int best_pref;
 861     struct prefix_info prefix;
 862     bool end_prefix;
 863
 864     memset(&ins, 0, sizeof ins);
 865
 866     /*
 867      * Scan for prefixes.
 868      */
 869     memset(&prefix, 0, sizeof prefix);
 870     prefix.asize = segsize;
 871     prefix.osize = (segsize == 64) ? 32 : segsize;
 872     segover = NULL;
 873     origdata = data;
 874
 875     for (end_prefix = false; !end_prefix; ) {
 876         switch (*data) {
 877         case 0xF2:
 878         case 0xF3:
 879             prefix.rep = *data++;
 880             break;
 881         case 0xF0:
 882             prefix.lock = *data++;
 883             break;
 884         case 0x2E:
 885             segover = "cs", prefix.seg = *data++;
 886             break;
 887         case 0x36:
 888             segover = "ss", prefix.seg = *data++;
 889             break;
 890         case 0x3E:
 891             segover = "ds", prefix.seg = *data++;
 892             break;
 893         case 0x26:
 894             segover = "es", prefix.seg = *data++;
 895             break;
 896         case 0x64:
 897             segover = "fs", prefix.seg = *data++;
 898             break;
 899         case 0x65:
 900             segover = "gs", prefix.seg = *data++;
 901             break;
 902         case 0x66:
 903             prefix.osize = (segsize == 16) ? 32 : 16;
 904             prefix.osp = *data++;
 905             break;
 906         case 0x67:
 907             prefix.asize = (segsize == 32) ? 16 : 32;
 908             prefix.asp = *data++;
 909             break;
 910         default:
 911             if (segsize == 64 && (*data & 0xf0) == REX_P) {
 912                 prefix.rex = *data++;
 913                 if (prefix.rex & REX_W)
 914                     prefix.osize = 64;
 915                 end_prefix = true;
 916             } else {
 917                 end_prefix = true;
 918             }
 919         }
 920     }
 921
 922     best = -1;                  /* Worst possible */
 923     best_p = NULL;
 924     best_pref = INT_MAX;
 925
 926     dp = data;
 927     ix = itable + *dp++;
 928     while (ix->n == -1) {
 929         ix = (const struct disasm_index *)ix->p + *dp++;
 930     }
 931
 932     p = (const struct itemplate * const *)ix->p;
 933     for (n = ix->n; n; n--, p++) {
 934         if ((length = matches(*p, data, &prefix, segsize, &tmp_ins))) {
 935             works = true;
 936             /*
 937              * Final check to make sure the types of r/m match up.
 938              * XXX: Need to make sure this is actually correct.
 939              */
 940             for (i = 0; i < (*p)->operands; i++) {
 941                 if (!((*p)->opd[i] & SAME_AS) &&
 942                     (
 943                         /* If it's a mem-only EA but we have a
 944                            register, die. */
 945                         ((tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG) &&
 946                          !(MEMORY & ~(*p)->opd[i])) ||
 947                         /* If it's a reg-only EA but we have a memory
 948                            ref, die. */
 949                         (!(tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG) &&
 950                          !(REG_EA & ~(*p)->opd[i]) &&
 951                          !((*p)->opd[i] & REG_SMASK)) ||
 952                         /* Register type mismatch (eg FS vs REG_DESS):
 953                            die. */
 954                         ((((*p)->opd[i] & (REGISTER | FPUREG)) ||
 955                           (tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG)) &&
 956                          !whichreg((*p)->opd[i],
 957                                    tmp_ins.oprs[i].basereg, tmp_ins.rex))
 958                         )) {
 959                     works = false;
 960                     break;
 961                 }
 962             }
 963
 964             /*
 965              * Note: we always prefer instructions which incorporate
 966              * prefixes in the instructions themselves.  This is to allow
 967              * e.g. PAUSE to be preferred to REP NOP, and deal with
 968              * MMX/SSE instructions where prefixes are used to select
 969              * between MMX and SSE register sets or outright opcode
 970              * selection.
 971              */
 972             if (works) {
 973                 int i, nprefix;
 974                 goodness = ((*p)->flags & IF_PFMASK) ^ prefer;
 975                 nprefix = 0;
 976                 for (i = 0; i < MAXPREFIX; i++)
 977                     if (tmp_ins.prefixes[i])
 978                         nprefix++;
 979                 if (nprefix < best_pref ||
 980                     (nprefix == best_pref && goodness < best)) {
 981                     /* This is the best one found so far */
 982                     best = goodness;
 983                     best_p = p;
 984                     best_pref = nprefix;
 985                     best_length = length;
 986                     ins = tmp_ins;
 987                 }
 988             }
 989         }
 990     }
 991
 992     if (!best_p)
 993         return 0;               /* no instruction was matched */
 994
 995     /* Pick the best match */
 996     p = best_p;
 997     length = best_length;
 998
 999     slen = 0;
1000
1001     /* TODO: snprintf returns the value that the string would have if
1002      *      the buffer were long enough, and not the actual length of
1003      *      the returned string, so each instance of using the return
1004      *      value of snprintf should actually be checked to assure that
1005      *      the return value is "sane."  Maybe a macro wrapper could
1006      *      be used for that purpose.
1007      */
1008     for (i = 0; i < MAXPREFIX; i++)
1009         switch (ins.prefixes[i]) {
1010         case P_LOCK:
1011             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "lock ");
1012             break;
1013         case P_REP:
1014             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "rep ");
1015             break;
1016         case P_REPE:
1017             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "repe ");
1018             break;
1019         case P_REPNE:
1020             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "repne ");
1021             break;
1022         case P_A16:
1023             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a16 ");
1024             break;
1025         case P_A32:
1026             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a32 ");
1027             break;
1028         case P_A64:
1029             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a64 ");
1030             break;
1031         case P_O16:
1032             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o16 ");
1033             break;
1034         case P_O32:
1035             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o32 ");
1036             break;
1037         case P_O64:
1038             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o64 ");
1039             break;
1040         default:
1041             break;
1042         }
1043
1044     for (i = 0; i < (int)elements(ico); i++)
1045         if ((*p)->opcode == ico[i]) {
1046             slen +=
1047                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s%s", icn[i],
1048                          whichcond(ins.condition));
1049             break;
1050         }
1051     if (i >= (int)elements(ico))
1052         slen +=
1053             snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1054                      insn_names[(*p)->opcode]);
1055     colon = false;
1056     length += data - origdata;  /* fix up for prefixes */
1057     for (i = 0; i < (*p)->operands; i++) {
1058         opflags_t t = (*p)->opd[i];
1059         const operand *o = &ins.oprs[i];
1060         int64_t offs;
1061
1062         if (t & SAME_AS) {
1063             o = &ins.oprs[t & ~SAME_AS];
1064             t = (*p)->opd[t & ~SAME_AS];
1065         }
1066
1067         output[slen++] = (colon ? ':' : i == 0 ? ' ' : ',');
1068
1069         offs = o->offset;
1070         if (o->segment & SEG_RELATIVE) {
1071             offs += offset + length;
1072             /*
1073              * sort out wraparound
1074              */
1075             if (!(o->segment & (SEG_32BIT|SEG_64BIT)))
1076                 offs &= 0xffff;
1077             /*
1078              * add sync marker, if autosync is on
1079              */
1080             if (autosync)
1081                 add_sync(offs, 0L);
1082         }
1083
1084         if (t & COLON)
1085             colon = true;
1086         else
1087             colon = false;
1088
1089         if ((t & (REGISTER | FPUREG)) ||
1090             (o->segment & SEG_RMREG)) {
1091             enum reg_enum reg;
1092             reg = whichreg(t, o->basereg, ins.rex);
1093             if (t & TO)
1094                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "to ");
1095             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1096                              reg_names[reg - EXPR_REG_START]);
1097         } else if (!(UNITY & ~t)) {
1098             output[slen++] = '1';
1099         } else if (t & IMMEDIATE) {
1100             if (t & BITS8) {
1101                 slen +=
1102                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "byte ");
1103                 if (o->segment & SEG_SIGNED) {
1104                     if (offs < 0) {
1105                         offs *= -1;
1106                         output[slen++] = '-';
1107                     } else
1108                         output[slen++] = '+';
1109                 }
1110             } else if (t & BITS16) {
1111                 slen +=
1112                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "word ");
1113             } else if (t & BITS32) {
1114                 slen +=
1115                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "dword ");
1116             } else if (t & BITS64) {
1117                 slen +=
1118                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "qword ");
1119             } else if (t & NEAR) {
1120                 slen +=
1121                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "near ");
1122             } else if (t & SHORT) {
1123                 slen +=
1124                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "short ");
1125             }
1126             slen +=
1127                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "0x%"PRIx64"",
1128                          offs);
1129         } else if (!(MEM_OFFS & ~t)) {
1130             slen +=
1131                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1132                          "[%s%s%s0x%"PRIx64"]",
1133                          (segover ? segover : ""),
1134                          (segover ? ":" : ""),
1135                          (o->disp_size == 64 ? "qword " :
1136                           o->disp_size == 32 ? "dword " :
1137                           o->disp_size == 16 ? "word " : ""), offs);
1138             segover = NULL;
1139         } else if (!(REGMEM & ~t)) {
1140             int started = false;
1141             if (t & BITS8)
1142                 slen +=
1143                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "byte ");
1144             if (t & BITS16)
1145                 slen +=
1146                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "word ");
1147             if (t & BITS32)
1148                 slen +=
1149                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "dword ");
1150             if (t & BITS64)
1151                 slen +=
1152                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "qword ");
1153             if (t & BITS80)
1154                 slen +=
1155                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "tword ");
1156             if (t & BITS128)
1157                 slen +=
1158                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "oword ");
1159             if (t & FAR)
1160                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "far ");
1161             if (t & NEAR)
1162                 slen +=
1163                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "near ");
1164             output[slen++] = '[';
1165             if (o->disp_size)
1166                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1167                                  (o->disp_size == 64 ? "qword " :
1168                                   o->disp_size == 32 ? "dword " :
1169                                   o->disp_size == 16 ? "word " :
1170                                   ""));
1171             if (o->eaflags & EAF_REL)
1172                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "rel ");
1173             if (segover) {
1174                 slen +=
1175                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s:",
1176                              segover);
1177                 segover = NULL;
1178             }
1179             if (o->basereg != -1) {
1180                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1181                                  reg_names[(o->basereg -
1182                                             EXPR_REG_START)]);
1183                 started = true;
1184             }
1185             if (o->indexreg != -1) {
1186                 if (started)
1187                     output[slen++] = '+';
1188                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1189                                  reg_names[(o->indexreg -
1190                                             EXPR_REG_START)]);
1191                 if (o->scale > 1)
1192                     slen +=
1193                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "*%d",
1194                                  o->scale);
1195                 started = true;
1196             }
1197
1198
1199             if (o->segment & SEG_DISP8) {
1200                 const char *prefix;
1201                 uint8_t offset = offs;
1202                 if ((int8_t)offset < 0) {
1203                     prefix = "-";
1204                     offset = -offset;
1205                 } else {
1206                     prefix = "+";
1207                 }
1208                 slen +=
1209                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s0x%"PRIx8"",
1210                              prefix, offset);
1211             } else if (o->segment & SEG_DISP16) {
1212                 const char *prefix;
1213                 uint16_t offset = offs;
1214                 if ((int16_t)offset < 0 && started) {
1215                     offset = -offset;
1216                     prefix = "-";
1217                 } else {
1218                     prefix = started ? "+" : "";
1219                 }
1220                 slen +=
1221                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1222                              "%s0x%"PRIx16"", prefix, offset);
1223             } else if (o->segment & SEG_DISP32) {
1224                 if (prefix.asize == 64) {
1225                     const char *prefix;
1226                     uint64_t offset = (int64_t)(int32_t)offs;
1227                     if ((int32_t)offs < 0 && started) {
1228                         offset = -offset;
1229                         prefix = "-";
1230                     } else {
1231                         prefix = started ? "+" : "";
1232                     }
1233                     slen +=
1234                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1235                                  "%s0x%"PRIx64"", prefix, offset);
1236                 } else {
1237                     const char *prefix;
1238                     uint32_t offset = offs;
1239                     if ((int32_t) offset < 0 && started) {
1240                         offset = -offset;
1241                         prefix = "-";
1242                     } else {
1243                         prefix = started ? "+" : "";
1244                     }
1245                     slen +=
1246                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1247                                  "%s0x%"PRIx32"", prefix, offset);
1248                 }
1249             }
1250             output[slen++] = ']';
1251         } else {
1252             slen +=
1253                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "<operand%d>",
1254                          i);
1255         }
1256     }
1257     output[slen] = '\0';
1258     if (segover) {              /* unused segment override */
1259         char *p = output;
1260         int count = slen + 1;
1261         while (count--)
1262             p[count + 3] = p[count];
1263         strncpy(output, segover, 2);
1264         output[2] = ' ';
1265     }
1266     return length;
1267 }
1268
1269 int32_t eatbyte(uint8_t *data, char *output, int outbufsize)
1270 {
1271     snprintf(output, outbufsize, "db 0x%02X", *data);
1272     return 1;
1273 }