disasm.c

   1 /* disasm.c   where all the _work_ gets done in the Netwide Disassembler
   2  *
   3  * The Netwide Assembler is copyright (C) 1996 Simon Tatham and
   4  * Julian Hall. All rights reserved. The software is
   5  * redistributable under the license given in the file "LICENSE"
   6  * distributed in the NASM archive.
   7  *
   8  * initial version 27/iii/95 by Simon Tatham
   9  */
  10
  11 #include "compiler.h"
  12
  13 #include <stdio.h>
  14 #include <string.h>
  15 #include <limits.h>
  16 #include <inttypes.h>
  17
  18 #include "nasm.h"
  19 #include "disasm.h"
  20 #include "sync.h"
  21 #include "insns.h"
  22
  23 #include "names.c"
  24
  25 /*
  26  * Flags that go into the `segment' field of `insn' structures
  27  * during disassembly.
  28  */
  29 #define SEG_RELATIVE      1
  30 #define SEG_32BIT         2
  31 #define SEG_RMREG         4
  32 #define SEG_DISP8         8
  33 #define SEG_DISP16       16
  34 #define SEG_DISP32       32
  35 #define SEG_NODISP       64
  36 #define SEG_SIGNED      128
  37 #define SEG_64BIT       256
  38
  39 #include "regdis.c"
  40
  41 /*
  42  * Prefix information
  43  */
  44 struct prefix_info {
  45     uint8_t osize;              /* Operand size */
  46     uint8_t asize;              /* Address size */
  47     uint8_t osp;                /* Operand size prefix present */
  48     uint8_t asp;                /* Address size prefix present */
  49     uint8_t rep;                /* Rep prefix present */
  50     uint8_t seg;                /* Segment override prefix present */
  51     uint8_t lock;               /* Lock prefix present */
  52     uint8_t vex[3];             /* VEX prefix present */
  53     uint8_t vex_m;              /* VEX.M field */
  54     uint8_t vex_v;
  55     uint8_t vex_lp;             /* VEX.LP fields */
  56     uint32_t rex;               /* REX prefix present */
  57 };
  58
  59 #define getu8(x) (*(uint8_t *)(x))
  60 #if X86_MEMORY
  61 /* Littleendian CPU which can handle unaligned references */
  62 #define getu16(x) (*(uint16_t *)(x))
  63 #define getu32(x) (*(uint32_t *)(x))
  64 #define getu64(x) (*(uint64_t *)(x))
  65 #else
  66 static uint16_t getu16(uint8_t *data)
  67 {
  68     return (uint16_t)data[0] + ((uint16_t)data[1] << 8);
  69 }
  70 static uint32_t getu32(uint8_t *data)
  71 {
  72     return (uint32_t)getu16(data) + ((uint32_t)getu16(data+2) << 16);
  73 }
  74 static uint64_t getu64(uint8_t *data)
  75 {
  76     return (uint64_t)getu32(data) + ((uint64_t)getu32(data+4) << 32);
  77 }
  78 #endif
  79
  80 #define gets8(x) ((int8_t)getu8(x))
  81 #define gets16(x) ((int16_t)getu16(x))
  82 #define gets32(x) ((int32_t)getu32(x))
  83 #define gets64(x) ((int64_t)getu64(x))
  84
  85 /* Important: regval must already have been adjusted for rex extensions */
  86 static enum reg_enum whichreg(int32_t regflags, int regval, int rex)
  87 {
  88     if (!(regflags & (REGISTER|REGMEM)))
  89         return 0;               /* Registers not permissible?! */
  90
  91     regflags |= REGISTER;
  92
  93     if (!(REG_AL & ~regflags))
  94         return R_AL;
  95     if (!(REG_AX & ~regflags))
  96         return R_AX;
  97     if (!(REG_EAX & ~regflags))
  98         return R_EAX;
  99     if (!(REG_RAX & ~regflags))
 100         return R_RAX;
 101     if (!(REG_DL & ~regflags))
 102         return R_DL;
 103     if (!(REG_DX & ~regflags))
 104         return R_DX;
 105     if (!(REG_EDX & ~regflags))
 106         return R_EDX;
 107     if (!(REG_RDX & ~regflags))
 108         return R_RDX;
 109     if (!(REG_CL & ~regflags))
 110         return R_CL;
 111     if (!(REG_CX & ~regflags))
 112         return R_CX;
 113     if (!(REG_ECX & ~regflags))
 114         return R_ECX;
 115     if (!(REG_RCX & ~regflags))
 116         return R_RCX;
 117     if (!(FPU0 & ~regflags))
 118         return R_ST0;
 119     if (!(REG_CS & ~regflags))
 120         return (regval == 1) ? R_CS : 0;
 121     if (!(REG_DESS & ~regflags))
 122         return (regval == 0 || regval == 2
 123                 || regval == 3 ? rd_sreg[regval] : 0);
 124     if (!(REG_FSGS & ~regflags))
 125         return (regval == 4 || regval == 5 ? rd_sreg[regval] : 0);
 126     if (!(REG_SEG67 & ~regflags))
 127         return (regval == 6 || regval == 7 ? rd_sreg[regval] : 0);
 128
 129     /* All the entries below look up regval in an 16-entry array */
 130     if (regval < 0 || regval > 15)
 131         return 0;
 132
 133     if (!(REG8 & ~regflags)) {
 134         if (rex & REX_P)
 135             return rd_reg8_rex[regval];
 136         else
 137             return rd_reg8[regval];
 138     }
 139     if (!(REG16 & ~regflags))
 140         return rd_reg16[regval];
 141     if (!(REG32 & ~regflags))
 142         return rd_reg32[regval];
 143     if (!(REG64 & ~regflags))
 144         return rd_reg64[regval];
 145     if (!(REG_SREG & ~regflags))
 146         return rd_sreg[regval & 7]; /* Ignore REX */
 147     if (!(REG_CREG & ~regflags))
 148         return rd_creg[regval];
 149     if (!(REG_DREG & ~regflags))
 150         return rd_dreg[regval];
 151     if (!(REG_TREG & ~regflags)) {
 152         if (rex & REX_P)
 153             return 0;           /* TR registers are ill-defined with rex */
 154         return rd_treg[regval];
 155     }
 156     if (!(FPUREG & ~regflags))
 157         return rd_fpureg[regval & 7]; /* Ignore REX */
 158     if (!(MMXREG & ~regflags))
 159         return rd_mmxreg[regval & 7]; /* Ignore REX */
 160     if (!(XMMREG & ~regflags))
 161         return rd_xmmreg[regval];
 162     if (!(YMMREG & ~regflags))
 163         return rd_ymmreg[regval];
 164
 165     return 0;
 166 }
 167
 168 static const char *whichcond(int condval)
 169 {
 170     static int conds[] = {
 171         C_O, C_NO, C_C, C_NC, C_Z, C_NZ, C_NA, C_A,
 172         C_S, C_NS, C_PE, C_PO, C_L, C_NL, C_NG, C_G
 173     };
 174     return conditions[conds[condval]];
 175 }
 176
 177 /*
 178  * Process a DREX suffix
 179  */
 180 static uint8_t *do_drex(uint8_t *data, insn *ins)
 181 {
 182     uint8_t drex = *data++;
 183     operand *dst = &ins->oprs[ins->drexdst];
 184
 185     if ((drex & 8) != ((ins->rex & REX_OC) ? 8 : 0))
 186         return NULL;    /* OC0 mismatch */
 187     ins->rex = (ins->rex & ~7) | (drex & 7);
 188
 189     dst->segment = SEG_RMREG;
 190     dst->basereg = drex >> 4;
 191     return data;
 192 }
 193
 194
 195 /*
 196  * Process an effective address (ModRM) specification.
 197  */
 198 static uint8_t *do_ea(uint8_t *data, int modrm, int asize,
 199                       int segsize, operand * op, insn *ins)
 200 {
 201     int mod, rm, scale, index, base;
 202     int rex;
 203     uint8_t sib = 0;
 204
 205     mod = (modrm >> 6) & 03;
 206     rm = modrm & 07;
 207
 208     if (mod != 3 && rm == 4 && asize != 16)
 209         sib = *data++;
 210
 211     if (ins->rex & REX_D) {
 212         data = do_drex(data, ins);
 213         if (!data)
 214             return NULL;
 215     }
 216     rex = ins->rex;
 217
 218     if (mod == 3) {             /* pure register version */
 219         op->basereg = rm+(rex & REX_B ? 8 : 0);
 220         op->segment |= SEG_RMREG;
 221         return data;
 222     }
 223
 224     op->disp_size = 0;
 225     op->eaflags = 0;
 226
 227     if (asize == 16) {
 228         /*
 229          * <mod> specifies the displacement size (none, byte or
 230          * word), and <rm> specifies the register combination.
 231          * Exception: mod=0,rm=6 does not specify [BP] as one might
 232          * expect, but instead specifies [disp16].
 233          */
 234         op->indexreg = op->basereg = -1;
 235         op->scale = 1;          /* always, in 16 bits */
 236         switch (rm) {
 237         case 0:
 238             op->basereg = R_BX;
 239             op->indexreg = R_SI;
 240             break;
 241         case 1:
 242             op->basereg = R_BX;
 243             op->indexreg = R_DI;
 244             break;
 245         case 2:
 246             op->basereg = R_BP;
 247             op->indexreg = R_SI;
 248             break;
 249         case 3:
 250             op->basereg = R_BP;
 251             op->indexreg = R_DI;
 252             break;
 253         case 4:
 254             op->basereg = R_SI;
 255             break;
 256         case 5:
 257             op->basereg = R_DI;
 258             break;
 259         case 6:
 260             op->basereg = R_BP;
 261             break;
 262         case 7:
 263             op->basereg = R_BX;
 264             break;
 265         }
 266         if (rm == 6 && mod == 0) {      /* special case */
 267             op->basereg = -1;
 268             if (segsize != 16)
 269                 op->disp_size = 16;
 270             mod = 2;            /* fake disp16 */
 271         }
 272         switch (mod) {
 273         case 0:
 274             op->segment |= SEG_NODISP;
 275             break;
 276         case 1:
 277             op->segment |= SEG_DISP8;
 278             op->offset = (int8_t)*data++;
 279             break;
 280         case 2:
 281             op->segment |= SEG_DISP16;
 282             op->offset = *data++;
 283             op->offset |= ((unsigned)*data++) << 8;
 284             break;
 285         }
 286         return data;
 287     } else {
 288         /*
 289          * Once again, <mod> specifies displacement size (this time
 290          * none, byte or *dword*), while <rm> specifies the base
 291          * register. Again, [EBP] is missing, replaced by a pure
 292          * disp32 (this time that's mod=0,rm=*5*) in 32-bit mode,
 293          * and RIP-relative addressing in 64-bit mode.
 294          *
 295          * However, rm=4
 296          * indicates not a single base register, but instead the
 297          * presence of a SIB byte...
 298          */
 299         int a64 = asize == 64;
 300
 301         op->indexreg = -1;
 302
 303         if (a64)
 304             op->basereg = rd_reg64[rm | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 305         else
 306             op->basereg = rd_reg32[rm | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 307
 308         if (rm == 5 && mod == 0) {
 309             if (segsize == 64) {
 310                 op->eaflags |= EAF_REL;
 311                 op->segment |= SEG_RELATIVE;
 312                 mod = 2;        /* fake disp32 */
 313             }
 314
 315             if (asize != 64)
 316                 op->disp_size = asize;
 317
 318             op->basereg = -1;
 319             mod = 2;            /* fake disp32 */
 320         }
 321
 322         if (rm == 4) {          /* process SIB */
 323             scale = (sib >> 6) & 03;
 324             index = (sib >> 3) & 07;
 325             base = sib & 07;
 326
 327             op->scale = 1 << scale;
 328
 329             if (index == 4)
 330                 op->indexreg = -1; /* ESP/RSP/R12 cannot be an index */
 331             else if (a64)
 332                 op->indexreg = rd_reg64[index | ((rex & REX_X) ? 8 : 0)];
 333             else
 334                 op->indexreg = rd_reg32[index | ((rex & REX_X) ? 8 : 0)];
 335
 336             if (base == 5 && mod == 0) {
 337                 op->basereg = -1;
 338                 mod = 2;        /* Fake disp32 */
 339             } else if (a64)
 340                 op->basereg = rd_reg64[base | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 341             else
 342                 op->basereg = rd_reg32[base | ((rex & REX_B) ? 8 : 0)];
 343
 344             if (segsize == 16)
 345                 op->disp_size = 32;
 346         }
 347
 348         switch (mod) {
 349         case 0:
 350             op->segment |= SEG_NODISP;
 351             break;
 352         case 1:
 353             op->segment |= SEG_DISP8;
 354             op->offset = gets8(data);
 355             data++;
 356             break;
 357         case 2:
 358             op->segment |= SEG_DISP32;
 359             op->offset = gets32(data);
 360             data += 4;
 361             break;
 362         }
 363         return data;
 364     }
 365 }
 366
 367 /*
 368  * Determine whether the instruction template in t corresponds to the data
 369  * stream in data. Return the number of bytes matched if so.
 370  */
 371 #define case4(x) case (x): case (x)+1: case (x)+2: case (x)+3
 372
 373 static int matches(const struct itemplate *t, uint8_t *data,
 374                    const struct prefix_info *prefix, int segsize, insn *ins)
 375 {
 376     uint8_t *r = (uint8_t *)(t->code);
 377     uint8_t *origdata = data;
 378     bool a_used = false, o_used = false;
 379     enum prefixes drep = 0;
 380     uint8_t lock = prefix->lock;
 381     int osize = prefix->osize;
 382     int asize = prefix->asize;
 383     int i, c;
 384     struct operand *opx;
 385     int s_field_for = -1;       /* No 144/154 series code encountered */
 386
 387     for (i = 0; i < MAX_OPERANDS; i++) {
 388         ins->oprs[i].segment = ins->oprs[i].disp_size =
 389             (segsize == 64 ? SEG_64BIT : segsize == 32 ? SEG_32BIT : 0);
 390     }
 391     ins->condition = -1;
 392     ins->rex = prefix->rex;
 393     memset(ins->prefixes, 0, sizeof ins->prefixes);
 394
 395     if (t->flags & (segsize == 64 ? IF_NOLONG : IF_LONG))
 396         return false;
 397
 398     if (prefix->rep == 0xF2)
 399         drep = P_REPNE;
 400     else if (prefix->rep == 0xF3)
 401         drep = P_REP;
 402
 403     while ((c = *r++) != 0) {
 404         opx = &ins->oprs[c & 3];
 405
 406         switch (c) {
 407         case 01:
 408         case 02:
 409         case 03:
 410             while (c--)
 411                 if (*r++ != *data++)
 412                     return false;
 413             break;
 414
 415         case 04:
 416             switch (*data++) {
 417             case 0x07:
 418                 ins->oprs[0].basereg = 0;
 419                 break;
 420             case 0x17:
 421                 ins->oprs[0].basereg = 2;
 422                 break;
 423             case 0x1F:
 424                 ins->oprs[0].basereg = 3;
 425                 break;
 426             default:
 427                 return false;
 428             }
 429             break;
 430
 431         case 05:
 432             switch (*data++) {
 433             case 0xA1:
 434                 ins->oprs[0].basereg = 4;
 435                 break;
 436             case 0xA9:
 437                 ins->oprs[0].basereg = 5;
 438                 break;
 439             default:
 440                 return false;
 441             }
 442             break;
 443
 444         case 06:
 445             switch (*data++) {
 446             case 0x06:
 447                 ins->oprs[0].basereg = 0;
 448                 break;
 449             case 0x0E:
 450                 ins->oprs[0].basereg = 1;
 451                 break;
 452             case 0x16:
 453                 ins->oprs[0].basereg = 2;
 454                 break;
 455             case 0x1E:
 456                 ins->oprs[0].basereg = 3;
 457                 break;
 458             default:
 459                 return false;
 460             }
 461             break;
 462
 463         case 07:
 464             switch (*data++) {
 465             case 0xA0:
 466                 ins->oprs[0].basereg = 4;
 467                 break;
 468             case 0xA8:
 469                 ins->oprs[0].basereg = 5;
 470                 break;
 471             default:
 472                 return false;
 473             }
 474             break;
 475
 476         case4(010):
 477         {
 478             int t = *r++, d = *data++;
 479             if (d < t || d > t + 7)
 480                 return false;
 481             else {
 482                 opx->basereg = (d-t)+
 483                     (ins->rex & REX_B ? 8 : 0);
 484                 opx->segment |= SEG_RMREG;
 485             }
 486             break;
 487         }
 488
 489         case4(014):
 490             opx->offset = (int8_t)*data++;
 491             opx->segment |= SEG_SIGNED;
 492             break;
 493
 494         case4(020):
 495             opx->offset = *data++;
 496             break;
 497
 498         case4(024):
 499             opx->offset = *data++;
 500             break;
 501
 502         case4(030):
 503             opx->offset = getu16(data);
 504             data += 2;
 505             break;
 506
 507         case4(034):
 508             if (osize == 32) {
 509                 opx->offset = getu32(data);
 510                 data += 4;
 511             } else {
 512                 opx->offset = getu16(data);
 513                 data += 2;
 514             }
 515             if (segsize != asize)
 516                 opx->disp_size = asize;
 517             break;
 518
 519         case4(040):
 520             opx->offset = getu32(data);
 521             data += 4;
 522             break;
 523
 524         case4(044):
 525             switch (asize) {
 526             case 16:
 527                 opx->offset = getu16(data);
 528                 data += 2;
 529                 if (segsize != 16)
 530                     opx->disp_size = 16;
 531                 break;
 532             case 32:
 533                 opx->offset = getu32(data);
 534                 data += 4;
 535                 if (segsize == 16)
 536                     opx->disp_size = 32;
 537                 break;
 538             case 64:
 539                 opx->offset = getu64(data);
 540                 opx->disp_size = 64;
 541                 data += 8;
 542                 break;
 543             }
 544             break;
 545
 546         case4(050):
 547             opx->offset = gets8(data++);
 548             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
 549             break;
 550
 551         case4(054):
 552             opx->offset = getu64(data);
 553             data += 8;
 554             break;
 555
 556         case4(060):
 557             opx->offset = gets16(data);
 558             data += 2;
 559             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
 560             opx->segment &= ~SEG_32BIT;
 561             break;
 562
 563         case4(064):
 564             opx->segment |= SEG_RELATIVE;
 565             if (osize == 16) {
 566                 opx->offset = gets16(data);
 567                 data += 2;
 568                 opx->segment &= ~(SEG_32BIT|SEG_64BIT);
 569             } else if (osize == 32) {
 570                 opx->offset = gets32(data);
 571                 data += 4;
 572                 opx->segment &= ~SEG_64BIT;
 573                 opx->segment |= SEG_32BIT;
 574             }
 575             if (segsize != osize) {
 576                 opx->type =
 577                     (opx->type & ~SIZE_MASK)
 578                     | ((osize == 16) ? BITS16 : BITS32);
 579             }
 580             break;
 581
 582         case4(070):
 583             opx->offset = gets32(data);
 584             data += 4;
 585             opx->segment |= SEG_32BIT | SEG_RELATIVE;
 586             break;
 587
 588         case4(0100):
 589         case4(0110):
 590         case4(0120):
 591         case4(0130):
 592         {
 593             int modrm = *data++;
 594             opx->segment |= SEG_RMREG;
 595             data = do_ea(data, modrm, asize, segsize,
 596                          &ins->oprs[(c >> 3) & 3], ins);
 597             if (!data)
 598                 return false;
 599             opx->basereg = ((modrm >> 3)&7)+
 600                 (ins->rex & REX_R ? 8 : 0);
 601             break;
 602         }
 603
 604         case4(0140):
 605             if (s_field_for == (c & 3)) {
 606                 opx->offset = gets8(data);
 607                 data++;
 608             } else {
 609                 opx->offset = getu16(data);
 610                 data += 2;
 611             }
 612             break;
 613
 614         case4(0144):
 615         case4(0154):
 616             s_field_for = (*data & 0x02) ? c & 3 : -1;
 617             if ((*data++ & ~0x02) != *r++)
 618                 return false;
 619             break;
 620
 621         case4(0150):
 622             if (s_field_for == (c & 3)) {
 623                 opx->offset = gets8(data);
 624                 data++;
 625             } else {
 626                 opx->offset = getu32(data);
 627                 data += 4;
 628             }
 629             break;
 630
 631         case4(0160):
 632             ins->rex |= REX_D;
 633             ins->drexdst = c & 3;
 634             break;
 635
 636         case4(0164):
 637             ins->rex |= REX_D|REX_OC;
 638             ins->drexdst = c & 3;
 639             break;
 640
 641         case 0171:
 642             data = do_drex(data, ins);
 643             if (!data)
 644                 return false;
 645             break;
 646
 647         case 0172:
 648         {
 649             uint8_t ximm = *data++;
 650             c = *r++;
 651             ins->oprs[c >> 3].basereg = ximm >> 4;
 652             ins->oprs[c >> 3].segment |= SEG_RMREG;
 653             ins->oprs[c & 7].offset = ximm & 15;
 654         }
 655         break;
 656
 657         case 0173:
 658         {
 659             uint8_t ximm = *data++;
 660             c = *r++;
 661
 662             if ((c ^ ximm) & 15)
 663                 return false;
 664
 665             ins->oprs[c >> 4].basereg = ximm >> 4;
 666             ins->oprs[c >> 4].segment |= SEG_RMREG;
 667         }
 668         break;
 669
 670         case4(0200):
 671         case4(0204):
 672         case4(0210):
 673         case4(0214):
 674         case4(0220):
 675         case4(0224):
 676         case4(0230):
 677         case4(0234):
 678         {
 679             int modrm = *data++;
 680             if (((modrm >> 3) & 07) != (c & 07))
 681                 return false;   /* spare field doesn't match up */
 682             data = do_ea(data, modrm, asize, segsize,
 683                          &ins->oprs[(c >> 3) & 07], ins);
 684             if (!data)
 685                 return false;
 686             break;
 687         }
 688
 689         case4(0260):
 690         {
 691             int vexm   = *r++;
 692             int vexwlp = *r++;
 693             ins->rex |= REX_V;
 694             if ((prefix->rex & (REX_V|REX_D|REX_P)) != REX_V)
 695                 return false;
 696
 697             if ((vexm & 0x1f) != prefix->vex_m)
 698                 return false;
 699
 700             switch (vexwlp & 030) {
 701             case 000:
 702                 if (prefix->rex & REX_W)
 703                     return false;
 704                 break;
 705             case 010:
 706                 if (!(prefix->rex & REX_W))
 707                     return false;
 708                 break;
 709             default:
 710                 break;          /* XXX: Need to do anything special here? */
 711             }
 712
 713             if ((vexwlp & 007) != prefix->vex_lp)
 714                 return false;
 715
 716             opx->segment |= SEG_RMREG;
 717             opx->basereg = prefix->vex_v;
 718             break;
 719         }
 720
 721         case 0270:
 722         {
 723             int vexm   = *r++;
 724             int vexwlp = *r++;
 725             ins->rex |= REX_V;
 726             if ((prefix->rex & (REX_V|REX_D|REX_P)) != REX_V)
 727                 return false;
 728
 729             if ((vexm & 0x1f) != prefix->vex_m)
 730                 return false;
 731
 732             switch (vexwlp & 030) {
 733             case 000:
 734                 if (ins->rex & REX_W)
 735                     return false;
 736                 break;
 737             case 010:
 738                 if (!(ins->rex & REX_W))
 739                     return false;
 740                 break;
 741             default:
 742                 break;          /* Need to do anything special here? */
 743             }
 744
 745             if ((vexwlp & 007) != prefix->vex_lp)
 746                 return false;
 747
 748             if (prefix->vex_v != 0)
 749                 return false;
 750
 751             break;
 752         }
 753
 754         case 0310:
 755             if (asize != 16)
 756                 return false;
 757             else
 758                 a_used = true;
 759             break;
 760
 761         case 0311:
 762             if (asize == 16)
 763                 return false;
 764             else
 765                 a_used = true;
 766             break;
 767
 768         case 0312:
 769             if (asize != segsize)
 770                 return false;
 771             else
 772                 a_used = true;
 773             break;
 774
 775         case 0313:
 776             if (asize != 64)
 777                 return false;
 778             else
 779                 a_used = true;
 780             break;
 781
 782         case 0314:
 783             if (prefix->rex & REX_B)
 784                 return false;
 785             break;
 786
 787         case 0315:
 788             if (prefix->rex & REX_X)
 789                 return false;
 790             break;
 791
 792         case 0316:
 793             if (prefix->rex & REX_R)
 794                 return false;
 795             break;
 796
 797         case 0317:
 798             if (prefix->rex & REX_W)
 799                 return false;
 800             break;
 801
 802         case 0320:
 803             if (osize != 16)
 804                 return false;
 805             else
 806                 o_used = true;
 807             break;
 808
 809         case 0321:
 810             if (osize != 32)
 811                 return false;
 812             else
 813                 o_used = true;
 814             break;
 815
 816         case 0322:
 817             if (osize != (segsize == 16) ? 16 : 32)
 818                 return false;
 819             else
 820                 o_used = true;
 821             break;
 822
 823         case 0323:
 824             ins->rex |= REX_W;  /* 64-bit only instruction */
 825             osize = 64;
 826             o_used = true;
 827             break;
 828
 829         case 0324:
 830             if (!(ins->rex & (REX_P|REX_W)) || osize != 64)
 831                 return false;
 832             o_used = true;
 833             break;
 834
 835         case 0330:
 836         {
 837             int t = *r++, d = *data++;
 838             if (d < t || d > t + 15)
 839                 return false;
 840             else
 841                 ins->condition = d - t;
 842             break;
 843         }
 844
 845         case 0331:
 846             if (prefix->rep)
 847                 return false;
 848             break;
 849
 850         case 0332:
 851             if (prefix->rep != 0xF2)
 852                 return false;
 853             drep = 0;
 854             break;
 855
 856         case 0333:
 857             if (prefix->rep != 0xF3)
 858                 return false;
 859             drep = 0;
 860             break;
 861
 862         case 0334:
 863             if (lock) {
 864                 ins->rex |= REX_R;
 865                 lock = 0;
 866             }
 867             break;
 868
 869         case 0335:
 870             if (drep == P_REP)
 871                 drep = P_REPE;
 872             break;
 873
 874         case 0340:
 875             return false;
 876
 877         case 0360:
 878             if (prefix->osp || prefix->rep)
 879                 return false;
 880             break;
 881
 882         case 0361:
 883             if (!prefix->osp || prefix->rep)
 884                 return false;
 885             break;
 886
 887         case 0362:
 888             if (prefix->osp || prefix->rep != 0xf2)
 889                 return false;
 890             break;
 891
 892         case 0363:
 893             if (prefix->osp || prefix->rep != 0xf3)
 894                 return false;
 895             break;
 896
 897         case 0364:
 898             if (prefix->osp)
 899                 return false;
 900             break;
 901
 902         case 0365:
 903             if (prefix->asp)
 904                 return false;
 905             break;
 906
 907         case 0366:
 908             if (!prefix->osp)
 909                 return false;
 910             o_used = true;
 911             break;
 912
 913         case 0367:
 914             if (!prefix->asp)
 915                 return false;
 916             a_used = true;
 917             break;
 918
 919         default:
 920             return false;       /* Unknown code */
 921         }
 922     }
 923
 924     /* REX cannot be combined with DREX or VEX */
 925     if ((ins->rex & (REX_D|REX_V)) && (prefix->rex & REX_P))
 926         return false;
 927
 928     /*
 929      * Check for unused rep or a/o prefixes.
 930      */
 931     for (i = 0; i < t->operands; i++) {
 932         if (ins->oprs[i].segment != SEG_RMREG)
 933             a_used = true;
 934     }
 935
 936     if (lock) {
 937         if (ins->prefixes[PPS_LREP])
 938             return false;
 939         ins->prefixes[PPS_LREP] = P_LOCK;
 940     }
 941     if (drep) {
 942         if (ins->prefixes[PPS_LREP])
 943             return false;
 944         ins->prefixes[PPS_LREP] = drep;
 945     }
 946     if (!o_used) {
 947         if (osize != ((segsize == 16) ? 16 : 32)) {
 948             enum prefixes pfx = 0;
 949
 950             switch (osize) {
 951             case 16:
 952                 pfx = P_O16;
 953                 break;
 954             case 32:
 955                 pfx = P_O32;
 956                 break;
 957             case 64:
 958                 pfx = P_O64;
 959                 break;
 960             }
 961
 962             if (ins->prefixes[PPS_OSIZE])
 963                 return false;
 964             ins->prefixes[PPS_OSIZE] = pfx;
 965         }
 966     }
 967     if (!a_used && asize != segsize) {
 968         if (ins->prefixes[PPS_ASIZE])
 969             return false;
 970         ins->prefixes[PPS_ASIZE] = asize == 16 ? P_A16 : P_A32;
 971     }
 972
 973     /* Fix: check for redundant REX prefixes */
 974
 975     return data - origdata;
 976 }
 977
 978 int32_t disasm(uint8_t *data, char *output, int outbufsize, int segsize,
 979             int32_t offset, int autosync, uint32_t prefer)
 980 {
 981     const struct itemplate * const *p, * const *best_p;
 982     const struct disasm_index *ix;
 983     uint8_t *dp;
 984     int length, best_length = 0;
 985     char *segover;
 986     int i, slen, colon, n;
 987     uint8_t *origdata;
 988     int works;
 989     insn tmp_ins, ins;
 990     uint32_t goodness, best;
 991     int best_pref;
 992     struct prefix_info prefix;
 993     bool end_prefix;
 994
 995     memset(&ins, 0, sizeof ins);
 996
 997     /*
 998      * Scan for prefixes.
 999      */
1000     memset(&prefix, 0, sizeof prefix);
1001     prefix.asize = segsize;
1002     prefix.osize = (segsize == 64) ? 32 : segsize;
1003     segover = NULL;
1004     origdata = data;
1005
1006     end_prefix = false;
1007     while (!end_prefix) {
1008         switch (*data) {
1009         case 0xF2:
1010         case 0xF3:
1011             prefix.rep = *data++;
1012             break;
1013         case 0xF0:
1014             prefix.lock = *data++;
1015             break;
1016         case 0x2E:
1017             segover = "cs", prefix.seg = *data++;
1018             break;
1019         case 0x36:
1020             segover = "ss", prefix.seg = *data++;
1021             break;
1022         case 0x3E:
1023             segover = "ds", prefix.seg = *data++;
1024             break;
1025         case 0x26:
1026             segover = "es", prefix.seg = *data++;
1027             break;
1028         case 0x64:
1029             segover = "fs", prefix.seg = *data++;
1030             break;
1031         case 0x65:
1032             segover = "gs", prefix.seg = *data++;
1033             break;
1034         case 0x66:
1035             prefix.osize = (segsize == 16) ? 32 : 16;
1036             prefix.osp = *data++;
1037             break;
1038         case 0x67:
1039             prefix.asize = (segsize == 32) ? 16 : 32;
1040             prefix.asp = *data++;
1041             break;
1042         case 0xC4:
1043         case 0xC5:
1044             if (segsize == 64 || (data[1] & 0xc0) == 0xc0) {
1045                 prefix.vex[0] = *data++;
1046                 prefix.vex[1] = *data++;
1047                 if (prefix.vex[0] == 0xc4)
1048                     prefix.vex[2] = *data++;
1049             }
1050             prefix.rex = REX_V;
1051             if (prefix.vex[0] == 0xc4) {
1052                 prefix.rex |= (~prefix.vex[1] >> 5) & 7; /* REX_RXB */
1053                 prefix.rex |= (prefix.vex[2] >> (7-3)) & REX_W;
1054                 prefix.vex_m = prefix.vex[1] & 0x1f;
1055                 prefix.vex_v = (~prefix.vex[2] >> 3) & 15;
1056                 prefix.vex_lp = prefix.vex[2] & 7;
1057             } else {
1058                 prefix.rex |= (~prefix.vex[1] >> (7-2)) & REX_R;
1059                 prefix.vex_m = 1;
1060                 prefix.vex_v = (~prefix.vex[1] >> 3) & 15;
1061                 prefix.vex_lp = prefix.vex[1] & 7;
1062             }
1063             end_prefix = true;
1064             break;
1065         case REX_P + 0x0:
1066         case REX_P + 0x1:
1067         case REX_P + 0x2:
1068         case REX_P + 0x3:
1069         case REX_P + 0x4:
1070         case REX_P + 0x5:
1071         case REX_P + 0x6:
1072         case REX_P + 0x7:
1073         case REX_P + 0x8:
1074         case REX_P + 0x9:
1075         case REX_P + 0xA:
1076         case REX_P + 0xB:
1077         case REX_P + 0xC:
1078         case REX_P + 0xD:
1079         case REX_P + 0xE:
1080         case REX_P + 0xF:
1081             if (segsize == 64) {
1082                 prefix.rex = *data++;
1083                 if (prefix.rex & REX_W)
1084                     prefix.osize = 64;
1085             }
1086             end_prefix = true;
1087             break;
1088         default:
1089             end_prefix = true;
1090             break;
1091         }
1092     }
1093
1094     best = -1;                  /* Worst possible */
1095     best_p = NULL;
1096     best_pref = INT_MAX;
1097
1098     dp = data;
1099     ix = itable + *dp++;
1100     while (ix->n == -1) {
1101         ix = (const struct disasm_index *)ix->p + *dp++;
1102     }
1103
1104     p = (const struct itemplate * const *)ix->p;
1105     for (n = ix->n; n; n--, p++) {
1106         if ((length = matches(*p, data, &prefix, segsize, &tmp_ins))) {
1107             works = true;
1108             /*
1109              * Final check to make sure the types of r/m match up.
1110              * XXX: Need to make sure this is actually correct.
1111              */
1112             for (i = 0; i < (*p)->operands; i++) {
1113                 if (!((*p)->opd[i] & SAME_AS) &&
1114                     (
1115                         /* If it's a mem-only EA but we have a
1116                            register, die. */
1117                         ((tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG) &&
1118                          !(MEMORY & ~(*p)->opd[i])) ||
1119                         /* If it's a reg-only EA but we have a memory
1120                            ref, die. */
1121                         (!(tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG) &&
1122                          !(REG_EA & ~(*p)->opd[i]) &&
1123                          !((*p)->opd[i] & REG_SMASK)) ||
1124                         /* Register type mismatch (eg FS vs REG_DESS):
1125                            die. */
1126                         ((((*p)->opd[i] & (REGISTER | FPUREG)) ||
1127                           (tmp_ins.oprs[i].segment & SEG_RMREG)) &&
1128                          !whichreg((*p)->opd[i],
1129                                    tmp_ins.oprs[i].basereg, tmp_ins.rex))
1130                         )) {
1131                     works = false;
1132                     break;
1133                 }
1134             }
1135
1136             /*
1137              * Note: we always prefer instructions which incorporate
1138              * prefixes in the instructions themselves.  This is to allow
1139              * e.g. PAUSE to be preferred to REP NOP, and deal with
1140              * MMX/SSE instructions where prefixes are used to select
1141              * between MMX and SSE register sets or outright opcode
1142              * selection.
1143              */
1144             if (works) {
1145                 int i, nprefix;
1146                 goodness = ((*p)->flags & IF_PFMASK) ^ prefer;
1147                 nprefix = 0;
1148                 for (i = 0; i < MAXPREFIX; i++)
1149                     if (tmp_ins.prefixes[i])
1150                         nprefix++;
1151                 if (nprefix < best_pref ||
1152                     (nprefix == best_pref && goodness < best)) {
1153                     /* This is the best one found so far */
1154                     best = goodness;
1155                     best_p = p;
1156                     best_pref = nprefix;
1157                     best_length = length;
1158                     ins = tmp_ins;
1159                 }
1160             }
1161         }
1162     }
1163
1164     if (!best_p)
1165         return 0;               /* no instruction was matched */
1166
1167     /* Pick the best match */
1168     p = best_p;
1169     length = best_length;
1170
1171     slen = 0;
1172
1173     /* TODO: snprintf returns the value that the string would have if
1174      *      the buffer were long enough, and not the actual length of
1175      *      the returned string, so each instance of using the return
1176      *      value of snprintf should actually be checked to assure that
1177      *      the return value is "sane."  Maybe a macro wrapper could
1178      *      be used for that purpose.
1179      */
1180     for (i = 0; i < MAXPREFIX; i++)
1181         switch (ins.prefixes[i]) {
1182         case P_LOCK:
1183             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "lock ");
1184             break;
1185         case P_REP:
1186             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "rep ");
1187             break;
1188         case P_REPE:
1189             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "repe ");
1190             break;
1191         case P_REPNE:
1192             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "repne ");
1193             break;
1194         case P_A16:
1195             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a16 ");
1196             break;
1197         case P_A32:
1198             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a32 ");
1199             break;
1200         case P_A64:
1201             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "a64 ");
1202             break;
1203         case P_O16:
1204             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o16 ");
1205             break;
1206         case P_O32:
1207             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o32 ");
1208             break;
1209         case P_O64:
1210             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "o64 ");
1211             break;
1212         default:
1213             break;
1214         }
1215
1216     for (i = 0; i < (int)elements(ico); i++)
1217         if ((*p)->opcode == ico[i]) {
1218             slen +=
1219                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s%s", icn[i],
1220                          whichcond(ins.condition));
1221             break;
1222         }
1223     if (i >= (int)elements(ico))
1224         slen +=
1225             snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1226                      insn_names[(*p)->opcode]);
1227     colon = false;
1228     length += data - origdata;  /* fix up for prefixes */
1229     for (i = 0; i < (*p)->operands; i++) {
1230         opflags_t t = (*p)->opd[i];
1231         const operand *o = &ins.oprs[i];
1232         int64_t offs;
1233
1234         if (t & SAME_AS) {
1235             o = &ins.oprs[t & ~SAME_AS];
1236             t = (*p)->opd[t & ~SAME_AS];
1237         }
1238
1239         output[slen++] = (colon ? ':' : i == 0 ? ' ' : ',');
1240
1241         offs = o->offset;
1242         if (o->segment & SEG_RELATIVE) {
1243             offs += offset + length;
1244             /*
1245              * sort out wraparound
1246              */
1247             if (!(o->segment & (SEG_32BIT|SEG_64BIT)))
1248                 offs &= 0xffff;
1249             else if (segsize != 64)
1250                 offs &= 0xffffffff;
1251
1252             /*
1253              * add sync marker, if autosync is on
1254              */
1255             if (autosync)
1256                 add_sync(offs, 0L);
1257         }
1258
1259         if (t & COLON)
1260             colon = true;
1261         else
1262             colon = false;
1263
1264         if ((t & (REGISTER | FPUREG)) ||
1265             (o->segment & SEG_RMREG)) {
1266             enum reg_enum reg;
1267             reg = whichreg(t, o->basereg, ins.rex);
1268             if (t & TO)
1269                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "to ");
1270             slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1271                              reg_names[reg - EXPR_REG_START]);
1272         } else if (!(UNITY & ~t)) {
1273             output[slen++] = '1';
1274         } else if (t & IMMEDIATE) {
1275             if (t & BITS8) {
1276                 slen +=
1277                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "byte ");
1278                 if (o->segment & SEG_SIGNED) {
1279                     if (offs < 0) {
1280                         offs *= -1;
1281                         output[slen++] = '-';
1282                     } else
1283                         output[slen++] = '+';
1284                 }
1285             } else if (t & BITS16) {
1286                 slen +=
1287                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "word ");
1288             } else if (t & BITS32) {
1289                 slen +=
1290                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "dword ");
1291             } else if (t & BITS64) {
1292                 slen +=
1293                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "qword ");
1294             } else if (t & NEAR) {
1295                 slen +=
1296                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "near ");
1297             } else if (t & SHORT) {
1298                 slen +=
1299                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "short ");
1300             }
1301             slen +=
1302                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "0x%"PRIx64"",
1303                          offs);
1304         } else if (!(MEM_OFFS & ~t)) {
1305             slen +=
1306                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1307                          "[%s%s%s0x%"PRIx64"]",
1308                          (segover ? segover : ""),
1309                          (segover ? ":" : ""),
1310                          (o->disp_size == 64 ? "qword " :
1311                           o->disp_size == 32 ? "dword " :
1312                           o->disp_size == 16 ? "word " : ""), offs);
1313             segover = NULL;
1314         } else if (!(REGMEM & ~t)) {
1315             int started = false;
1316             if (t & BITS8)
1317                 slen +=
1318                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "byte ");
1319             if (t & BITS16)
1320                 slen +=
1321                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "word ");
1322             if (t & BITS32)
1323                 slen +=
1324                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "dword ");
1325             if (t & BITS64)
1326                 slen +=
1327                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "qword ");
1328             if (t & BITS80)
1329                 slen +=
1330                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "tword ");
1331             if (t & BITS128)
1332                 slen +=
1333                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "oword ");
1334             if (t & FAR)
1335                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "far ");
1336             if (t & NEAR)
1337                 slen +=
1338                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "near ");
1339             output[slen++] = '[';
1340             if (o->disp_size)
1341                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1342                                  (o->disp_size == 64 ? "qword " :
1343                                   o->disp_size == 32 ? "dword " :
1344                                   o->disp_size == 16 ? "word " :
1345                                   ""));
1346             if (o->eaflags & EAF_REL)
1347                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "rel ");
1348             if (segover) {
1349                 slen +=
1350                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s:",
1351                              segover);
1352                 segover = NULL;
1353             }
1354             if (o->basereg != -1) {
1355                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1356                                  reg_names[(o->basereg -
1357                                             EXPR_REG_START)]);
1358                 started = true;
1359             }
1360             if (o->indexreg != -1) {
1361                 if (started)
1362                     output[slen++] = '+';
1363                 slen += snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s",
1364                                  reg_names[(o->indexreg -
1365                                             EXPR_REG_START)]);
1366                 if (o->scale > 1)
1367                     slen +=
1368                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "*%d",
1369                                  o->scale);
1370                 started = true;
1371             }
1372
1373
1374             if (o->segment & SEG_DISP8) {
1375                 const char *prefix;
1376                 uint8_t offset = offs;
1377                 if ((int8_t)offset < 0) {
1378                     prefix = "-";
1379                     offset = -offset;
1380                 } else {
1381                     prefix = "+";
1382                 }
1383                 slen +=
1384                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "%s0x%"PRIx8"",
1385                              prefix, offset);
1386             } else if (o->segment & SEG_DISP16) {
1387                 const char *prefix;
1388                 uint16_t offset = offs;
1389                 if ((int16_t)offset < 0 && started) {
1390                     offset = -offset;
1391                     prefix = "-";
1392                 } else {
1393                     prefix = started ? "+" : "";
1394                 }
1395                 slen +=
1396                     snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1397                              "%s0x%"PRIx16"", prefix, offset);
1398             } else if (o->segment & SEG_DISP32) {
1399                 if (prefix.asize == 64) {
1400                     const char *prefix;
1401                     uint64_t offset = (int64_t)(int32_t)offs;
1402                     if ((int32_t)offs < 0 && started) {
1403                         offset = -offset;
1404                         prefix = "-";
1405                     } else {
1406                         prefix = started ? "+" : "";
1407                     }
1408                     slen +=
1409                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1410                                  "%s0x%"PRIx64"", prefix, offset);
1411                 } else {
1412                     const char *prefix;
1413                     uint32_t offset = offs;
1414                     if ((int32_t) offset < 0 && started) {
1415                         offset = -offset;
1416                         prefix = "-";
1417                     } else {
1418                         prefix = started ? "+" : "";
1419                     }
1420                     slen +=
1421                         snprintf(output + slen, outbufsize - slen,
1422                                  "%s0x%"PRIx32"", prefix, offset);
1423                 }
1424             }
1425             output[slen++] = ']';
1426         } else {
1427             slen +=
1428                 snprintf(output + slen, outbufsize - slen, "<operand%d>",
1429                          i);
1430         }
1431     }
1432     output[slen] = '\0';
1433     if (segover) {              /* unused segment override */
1434         char *p = output;
1435         int count = slen + 1;
1436         while (count--)
1437             p[count + 3] = p[count];
1438         strncpy(output, segover, 2);
1439         output[2] = ' ';
1440     }
1441     return length;
1442 }
1443
1444 int32_t eatbyte(uint8_t *data, char *output, int outbufsize)
1445 {
1446     snprintf(output, outbufsize, "db 0x%02X", *data);
1447     return 1;
1448 }