lib/Target/X86/X86CodeEmitter.cpp

   1 //===-- X86CodeEmitter.cpp - Convert X86 code to machine code -------------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file contains the pass that transforms the X86 machine instructions into
  11 // relocatable machine code.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "x86-emitter"
  16 #include "X86.h"
  17 #include "X86InstrInfo.h"
  18 #include "X86JITInfo.h"
  19 #include "X86Relocations.h"
  20 #include "X86Subtarget.h"
  21 #include "X86TargetMachine.h"
  22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/JITCodeEmitter.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  28 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  29 #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
  30 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  31 #include "llvm/MC/MCInst.h"
  32 #include "llvm/PassManager.h"
  33 #include "llvm/Support/Debug.h"
  34 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  35 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  36 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  37 using namespace llvm;
  38
  39 STATISTIC(NumEmitted, "Number of machine instructions emitted");
  40
  41 namespace {
  42   template<class CodeEmitter>
  43   class Emitter : public MachineFunctionPass {
  44     const X86InstrInfo  *II;
  45     const DataLayout    *TD;
  46     X86TargetMachine    &TM;
  47     CodeEmitter         &MCE;
  48     MachineModuleInfo   *MMI;
  49     intptr_t PICBaseOffset;
  50     bool Is64BitMode;
  51     bool IsPIC;
  52   public:
  53     static char ID;
  54     explicit Emitter(X86TargetMachine &tm, CodeEmitter &mce)
  55       : MachineFunctionPass(ID), II(0), TD(0), TM(tm),
  56       MCE(mce), PICBaseOffset(0), Is64BitMode(false),
  57       IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
  58     Emitter(X86TargetMachine &tm, CodeEmitter &mce,
  59             const X86InstrInfo &ii, const DataLayout &td, bool is64)
  60       : MachineFunctionPass(ID), II(&ii), TD(&td), TM(tm),
  61       MCE(mce), PICBaseOffset(0), Is64BitMode(is64),
  62       IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
  63
  64     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  65
  66     virtual const char *getPassName() const {
  67       return "X86 Machine Code Emitter";
  68     }
  69
  70     void emitOpcodePrefix(uint64_t TSFlags, int MemOperand,
  71                           const MachineInstr &MI,
  72                           const MCInstrDesc *Desc) const;
  73
  74     void emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags, int MemOperand,
  75                              const MachineInstr &MI,
  76                              const MCInstrDesc *Desc) const;
  77
  78     void emitSegmentOverridePrefix(uint64_t TSFlags,
  79                                    int MemOperand,
  80                                    const MachineInstr &MI) const;
  81
  82     void emitInstruction(MachineInstr &MI, const MCInstrDesc *Desc);
  83
  84     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  85       AU.setPreservesAll();
  86       AU.addRequired<MachineModuleInfo>();
  87       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  88     }
  89
  90   private:
  91     void emitPCRelativeBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB);
  92     void emitGlobalAddress(const GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
  93                            intptr_t Disp = 0, intptr_t PCAdj = 0,
  94                            bool Indirect = false);
  95     void emitExternalSymbolAddress(const char *ES, unsigned Reloc);
  96     void emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc, intptr_t Disp = 0,
  97                               intptr_t PCAdj = 0);
  98     void emitJumpTableAddress(unsigned JTI, unsigned Reloc,
  99                               intptr_t PCAdj = 0);
 100
 101     void emitDisplacementField(const MachineOperand *RelocOp, int DispVal,
 102                                intptr_t Adj = 0, bool IsPCRel = true);
 103
 104     void emitRegModRMByte(unsigned ModRMReg, unsigned RegOpcodeField);
 105     void emitRegModRMByte(unsigned RegOpcodeField);
 106     void emitSIBByte(unsigned SS, unsigned Index, unsigned Base);
 107     void emitConstant(uint64_t Val, unsigned Size);
 108
 109     void emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
 110                           unsigned Op, unsigned RegOpcodeField,
 111                           intptr_t PCAdj = 0);
 112
 113     unsigned getX86RegNum(unsigned RegNo) const {
 114       const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getRegisterInfo();
 115       return TRI->getEncodingValue(RegNo) & 0x7;
 116     }
 117
 118     unsigned char getVEXRegisterEncoding(const MachineInstr &MI,
 119                                          unsigned OpNum) const;
 120   };
 121
 122 template<class CodeEmitter>
 123   char Emitter<CodeEmitter>::ID = 0;
 124 } // end anonymous namespace.
 125
 126 /// createX86CodeEmitterPass - Return a pass that emits the collected X86 code
 127 /// to the specified JITCodeEmitter object.
 128 FunctionPass *llvm::createX86JITCodeEmitterPass(X86TargetMachine &TM,
 129                                                 JITCodeEmitter &JCE) {
 130   return new Emitter<JITCodeEmitter>(TM, JCE);
 131 }
 132
 133 template<class CodeEmitter>
 134 bool Emitter<CodeEmitter>::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 135   MMI = &getAnalysis<MachineModuleInfo>();
 136   MCE.setModuleInfo(MMI);
 137
 138   II = TM.getInstrInfo();
 139   TD = TM.getDataLayout();
 140   Is64BitMode = TM.getSubtarget<X86Subtarget>().is64Bit();
 141   IsPIC = TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_;
 142
 143   do {
 144     DEBUG(dbgs() << "JITTing function '" << MF.getName() << "'\n");
 145     MCE.startFunction(MF);
 146     for (MachineFunction::iterator MBB = MF.begin(), E = MF.end();
 147          MBB != E; ++MBB) {
 148       MCE.StartMachineBasicBlock(MBB);
 149       for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end();
 150            I != E; ++I) {
 151         const MCInstrDesc &Desc = I->getDesc();
 152         emitInstruction(*I, &Desc);
 153         // MOVPC32r is basically a call plus a pop instruction.
 154         if (Desc.getOpcode() == X86::MOVPC32r)
 155           emitInstruction(*I, &II->get(X86::POP32r));
 156         ++NumEmitted;  // Keep track of the # of mi's emitted
 157       }
 158     }
 159   } while (MCE.finishFunction(MF));
 160
 161   return false;
 162 }
 163
 164 /// determineREX - Determine if the MachineInstr has to be encoded with a X86-64
 165 /// REX prefix which specifies 1) 64-bit instructions, 2) non-default operand
 166 /// size, and 3) use of X86-64 extended registers.
 167 static unsigned determineREX(const MachineInstr &MI) {
 168   unsigned REX = 0;
 169   const MCInstrDesc &Desc = MI.getDesc();
 170
 171   // Pseudo instructions do not need REX prefix byte.
 172   if ((Desc.TSFlags & X86II::FormMask) == X86II::Pseudo)
 173     return 0;
 174   if (Desc.TSFlags & X86II::REX_W)
 175     REX |= 1 << 3;
 176
 177   unsigned NumOps = Desc.getNumOperands();
 178   if (NumOps) {
 179     bool isTwoAddr = NumOps > 1 &&
 180       Desc.getOperandConstraint(1, MCOI::TIED_TO) != -1;
 181
 182     // If it accesses SPL, BPL, SIL, or DIL, then it requires a 0x40 REX prefix.
 183     unsigned i = isTwoAddr ? 1 : 0;
 184     for (unsigned e = NumOps; i != e; ++i) {
 185       const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
 186       if (MO.isReg()) {
 187         unsigned Reg = MO.getReg();
 188         if (X86II::isX86_64NonExtLowByteReg(Reg))
 189           REX |= 0x40;
 190       }
 191     }
 192
 193     switch (Desc.TSFlags & X86II::FormMask) {
 194       case X86II::MRMInitReg:
 195         if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
 196           REX |= (1 << 0) | (1 << 2);
 197         break;
 198       case X86II::MRMSrcReg: {
 199         if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
 200           REX |= 1 << 2;
 201         i = isTwoAddr ? 2 : 1;
 202         for (unsigned e = NumOps; i != e; ++i) {
 203           const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
 204           if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MO))
 205             REX |= 1 << 0;
 206         }
 207         break;
 208       }
 209       case X86II::MRMSrcMem: {
 210         if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
 211           REX |= 1 << 2;
 212         unsigned Bit = 0;
 213         i = isTwoAddr ? 2 : 1;
 214         for (; i != NumOps; ++i) {
 215           const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
 216           if (MO.isReg()) {
 217             if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MO))
 218               REX |= 1 << Bit;
 219             Bit++;
 220           }
 221         }
 222         break;
 223       }
 224       case X86II::MRM0m: case X86II::MRM1m:
 225       case X86II::MRM2m: case X86II::MRM3m:
 226       case X86II::MRM4m: case X86II::MRM5m:
 227       case X86II::MRM6m: case X86II::MRM7m:
 228       case X86II::MRMDestMem: {
 229         unsigned e = (isTwoAddr ? X86::AddrNumOperands+1 : X86::AddrNumOperands);
 230         i = isTwoAddr ? 1 : 0;
 231         if (NumOps > e && X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(e)))
 232           REX |= 1 << 2;
 233         unsigned Bit = 0;
 234         for (; i != e; ++i) {
 235           const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
 236           if (MO.isReg()) {
 237             if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MO))
 238               REX |= 1 << Bit;
 239             Bit++;
 240           }
 241         }
 242         break;
 243       }
 244       default: {
 245         if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
 246           REX |= 1 << 0;
 247         i = isTwoAddr ? 2 : 1;
 248         for (unsigned e = NumOps; i != e; ++i) {
 249           const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
 250           if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MO))
 251             REX |= 1 << 2;
 252         }
 253         break;
 254       }
 255     }
 256   }
 257   return REX;
 258 }
 259
 260
 261 /// emitPCRelativeBlockAddress - This method keeps track of the information
 262 /// necessary to resolve the address of this block later and emits a dummy
 263 /// value.
 264 ///
 265 template<class CodeEmitter>
 266 void Emitter<CodeEmitter>::emitPCRelativeBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB) {
 267   // Remember where this reference was and where it is to so we can
 268   // deal with it later.
 269   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getBB(MCE.getCurrentPCOffset(),
 270                                              X86::reloc_pcrel_word, MBB));
 271   MCE.emitWordLE(0);
 272 }
 273
 274 /// emitGlobalAddress - Emit the specified address to the code stream assuming
 275 /// this is part of a "take the address of a global" instruction.
 276 ///
 277 template<class CodeEmitter>
 278 void Emitter<CodeEmitter>::emitGlobalAddress(const GlobalValue *GV,
 279                                 unsigned Reloc,
 280                                 intptr_t Disp /* = 0 */,
 281                                 intptr_t PCAdj /* = 0 */,
 282                                 bool Indirect /* = false */) {
 283   intptr_t RelocCST = Disp;
 284   if (Reloc == X86::reloc_picrel_word)
 285     RelocCST = PICBaseOffset;
 286   else if (Reloc == X86::reloc_pcrel_word)
 287     RelocCST = PCAdj;
 288   MachineRelocation MR = Indirect
 289     ? MachineRelocation::getIndirectSymbol(MCE.getCurrentPCOffset(), Reloc,
 290                                            const_cast<GlobalValue *>(GV),
 291                                            RelocCST, false)
 292     : MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(), Reloc,
 293                                const_cast<GlobalValue *>(GV), RelocCST, false);
 294   MCE.addRelocation(MR);
 295   // The relocated value will be added to the displacement
 296   if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
 297     MCE.emitDWordLE(Disp);
 298   else
 299     MCE.emitWordLE((int32_t)Disp);
 300 }
 301
 302 /// emitExternalSymbolAddress - Arrange for the address of an external symbol to
 303 /// be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
 304 /// relative.
 305 template<class CodeEmitter>
 306 void Emitter<CodeEmitter>::emitExternalSymbolAddress(const char *ES,
 307                                                      unsigned Reloc) {
 308   intptr_t RelocCST = (Reloc == X86::reloc_picrel_word) ? PICBaseOffset : 0;
 309
 310   // X86 never needs stubs because instruction selection will always pick
 311   // an instruction sequence that is large enough to hold any address
 312   // to a symbol.
 313   // (see X86ISelLowering.cpp, near 2039: X86TargetLowering::LowerCall)
 314   bool NeedStub = false;
 315   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getExtSym(MCE.getCurrentPCOffset(),
 316                                                  Reloc, ES, RelocCST,
 317                                                  0, NeedStub));
 318   if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
 319     MCE.emitDWordLE(0);
 320   else
 321     MCE.emitWordLE(0);
 322 }
 323
 324 /// emitConstPoolAddress - Arrange for the address of an constant pool
 325 /// to be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
 326 /// relative.
 327 template<class CodeEmitter>
 328 void Emitter<CodeEmitter>::emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc,
 329                                    intptr_t Disp /* = 0 */,
 330                                    intptr_t PCAdj /* = 0 */) {
 331   intptr_t RelocCST = 0;
 332   if (Reloc == X86::reloc_picrel_word)
 333     RelocCST = PICBaseOffset;
 334   else if (Reloc == X86::reloc_pcrel_word)
 335     RelocCST = PCAdj;
 336   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getConstPool(MCE.getCurrentPCOffset(),
 337                                                     Reloc, CPI, RelocCST));
 338   // The relocated value will be added to the displacement
 339   if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
 340     MCE.emitDWordLE(Disp);
 341   else
 342     MCE.emitWordLE((int32_t)Disp);
 343 }
 344
 345 /// emitJumpTableAddress - Arrange for the address of a jump table to
 346 /// be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
 347 /// relative.
 348 template<class CodeEmitter>
 349 void Emitter<CodeEmitter>::emitJumpTableAddress(unsigned JTI, unsigned Reloc,
 350                                    intptr_t PCAdj /* = 0 */) {
 351   intptr_t RelocCST = 0;
 352   if (Reloc == X86::reloc_picrel_word)
 353     RelocCST = PICBaseOffset;
 354   else if (Reloc == X86::reloc_pcrel_word)
 355     RelocCST = PCAdj;
 356   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getJumpTable(MCE.getCurrentPCOffset(),
 357                                                     Reloc, JTI, RelocCST));
 358   // The relocated value will be added to the displacement
 359   if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
 360     MCE.emitDWordLE(0);
 361   else
 362     MCE.emitWordLE(0);
 363 }
 364
 365 inline static unsigned char ModRMByte(unsigned Mod, unsigned RegOpcode,
 366                                       unsigned RM) {
 367   assert(Mod < 4 && RegOpcode < 8 && RM < 8 && "ModRM Fields out of range!");
 368   return RM | (RegOpcode << 3) | (Mod << 6);
 369 }
 370
 371 template<class CodeEmitter>
 372 void Emitter<CodeEmitter>::emitRegModRMByte(unsigned ModRMReg,
 373                                             unsigned RegOpcodeFld){
 374   MCE.emitByte(ModRMByte(3, RegOpcodeFld, getX86RegNum(ModRMReg)));
 375 }
 376
 377 template<class CodeEmitter>
 378 void Emitter<CodeEmitter>::emitRegModRMByte(unsigned RegOpcodeFld) {
 379   MCE.emitByte(ModRMByte(3, RegOpcodeFld, 0));
 380 }
 381
 382 template<class CodeEmitter>
 383 void Emitter<CodeEmitter>::emitSIBByte(unsigned SS,
 384                                        unsigned Index,
 385                                        unsigned Base) {
 386   // SIB byte is in the same format as the ModRMByte...
 387   MCE.emitByte(ModRMByte(SS, Index, Base));
 388 }
 389
 390 template<class CodeEmitter>
 391 void Emitter<CodeEmitter>::emitConstant(uint64_t Val, unsigned Size) {
 392   // Output the constant in little endian byte order...
 393   for (unsigned i = 0; i != Size; ++i) {
 394     MCE.emitByte(Val & 255);
 395     Val >>= 8;
 396   }
 397 }
 398
 399 /// isDisp8 - Return true if this signed displacement fits in a 8-bit
 400 /// sign-extended field.
 401 static bool isDisp8(int Value) {
 402   return Value == (signed char)Value;
 403 }
 404
 405 static bool gvNeedsNonLazyPtr(const MachineOperand &GVOp,
 406                               const TargetMachine &TM) {
 407   // For Darwin-64, simulate the linktime GOT by using the same non-lazy-pointer
 408   // mechanism as 32-bit mode.
 409   if (TM.getSubtarget<X86Subtarget>().is64Bit() &&
 410       !TM.getSubtarget<X86Subtarget>().isTargetDarwin())
 411     return false;
 412
 413   // Return true if this is a reference to a stub containing the address of the
 414   // global, not the global itself.
 415   return isGlobalStubReference(GVOp.getTargetFlags());
 416 }
 417
 418 template<class CodeEmitter>
 419 void Emitter<CodeEmitter>::emitDisplacementField(const MachineOperand *RelocOp,
 420                                                  int DispVal,
 421                                                  intptr_t Adj /* = 0 */,
 422                                                  bool IsPCRel /* = true */) {
 423   // If this is a simple integer displacement that doesn't require a relocation,
 424   // emit it now.
 425   if (!RelocOp) {
 426     emitConstant(DispVal, 4);
 427     return;
 428   }
 429
 430   // Otherwise, this is something that requires a relocation.  Emit it as such
 431   // now.
 432   unsigned RelocType = Is64BitMode ?
 433     (IsPCRel ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_absolute_word_sext)
 434     : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
 435   if (RelocOp->isGlobal()) {
 436     // In 64-bit static small code model, we could potentially emit absolute.
 437     // But it's probably not beneficial. If the MCE supports using RIP directly
 438     // do it, otherwise fallback to absolute (this is determined by IsPCRel).
 439     //  89 05 00 00 00 00     mov    %eax,0(%rip)  # PC-relative
 440     //  89 04 25 00 00 00 00  mov    %eax,0x0      # Absolute
 441     bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(*RelocOp, TM);
 442     emitGlobalAddress(RelocOp->getGlobal(), RelocType, RelocOp->getOffset(),
 443                       Adj, Indirect);
 444   } else if (RelocOp->isSymbol()) {
 445     emitExternalSymbolAddress(RelocOp->getSymbolName(), RelocType);
 446   } else if (RelocOp->isCPI()) {
 447     emitConstPoolAddress(RelocOp->getIndex(), RelocType,
 448                          RelocOp->getOffset(), Adj);
 449   } else {
 450     assert(RelocOp->isJTI() && "Unexpected machine operand!");
 451     emitJumpTableAddress(RelocOp->getIndex(), RelocType, Adj);
 452   }
 453 }
 454
 455 template<class CodeEmitter>
 456 void Emitter<CodeEmitter>::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
 457                                             unsigned Op,unsigned RegOpcodeField,
 458                                             intptr_t PCAdj) {
 459   const MachineOperand &Op3 = MI.getOperand(Op+3);
 460   int DispVal = 0;
 461   const MachineOperand *DispForReloc = 0;
 462
 463   // Figure out what sort of displacement we have to handle here.
 464   if (Op3.isGlobal()) {
 465     DispForReloc = &Op3;
 466   } else if (Op3.isSymbol()) {
 467     DispForReloc = &Op3;
 468   } else if (Op3.isCPI()) {
 469     if (!MCE.earlyResolveAddresses() || Is64BitMode || IsPIC) {
 470       DispForReloc = &Op3;
 471     } else {
 472       DispVal += MCE.getConstantPoolEntryAddress(Op3.getIndex());
 473       DispVal += Op3.getOffset();
 474     }
 475   } else if (Op3.isJTI()) {
 476     if (!MCE.earlyResolveAddresses() || Is64BitMode || IsPIC) {
 477       DispForReloc = &Op3;
 478     } else {
 479       DispVal += MCE.getJumpTableEntryAddress(Op3.getIndex());
 480     }
 481   } else {
 482     DispVal = Op3.getImm();
 483   }
 484
 485   const MachineOperand &Base     = MI.getOperand(Op);
 486   const MachineOperand &Scale    = MI.getOperand(Op+1);
 487   const MachineOperand &IndexReg = MI.getOperand(Op+2);
 488
 489   unsigned BaseReg = Base.getReg();
 490
 491   // Handle %rip relative addressing.
 492   if (BaseReg == X86::RIP ||
 493       (Is64BitMode && DispForReloc)) { // [disp32+RIP] in X86-64 mode
 494     assert(IndexReg.getReg() == 0 && Is64BitMode &&
 495            "Invalid rip-relative address");
 496     MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 5));
 497     emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj, true);
 498     return;
 499   }
 500
 501   // Indicate that the displacement will use an pcrel or absolute reference
 502   // by default. MCEs able to resolve addresses on-the-fly use pcrel by default
 503   // while others, unless explicit asked to use RIP, use absolute references.
 504   bool IsPCRel = MCE.earlyResolveAddresses() ? true : false;
 505
 506   // Is a SIB byte needed?
 507   // If no BaseReg, issue a RIP relative instruction only if the MCE can
 508   // resolve addresses on-the-fly, otherwise use SIB (Intel Manual 2A, table
 509   // 2-7) and absolute references.
 510   unsigned BaseRegNo = -1U;
 511   if (BaseReg != 0 && BaseReg != X86::RIP)
 512     BaseRegNo = getX86RegNum(BaseReg);
 513
 514   if (// The SIB byte must be used if there is an index register.
 515       IndexReg.getReg() == 0 &&
 516       // The SIB byte must be used if the base is ESP/RSP/R12, all of which
 517       // encode to an R/M value of 4, which indicates that a SIB byte is
 518       // present.
 519       BaseRegNo != N86::ESP &&
 520       // If there is no base register and we're in 64-bit mode, we need a SIB
 521       // byte to emit an addr that is just 'disp32' (the non-RIP relative form).
 522       (!Is64BitMode || BaseReg != 0)) {
 523     if (BaseReg == 0 ||          // [disp32]     in X86-32 mode
 524         BaseReg == X86::RIP) {   // [disp32+RIP] in X86-64 mode
 525       MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 5));
 526       emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj, true);
 527       return;
 528     }
 529
 530     // If the base is not EBP/ESP and there is no displacement, use simple
 531     // indirect register encoding, this handles addresses like [EAX].  The
 532     // encoding for [EBP] with no displacement means [disp32] so we handle it
 533     // by emitting a displacement of 0 below.
 534     if (!DispForReloc && DispVal == 0 && BaseRegNo != N86::EBP) {
 535       MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, BaseRegNo));
 536       return;
 537     }
 538
 539     // Otherwise, if the displacement fits in a byte, encode as [REG+disp8].
 540     if (!DispForReloc && isDisp8(DispVal)) {
 541       MCE.emitByte(ModRMByte(1, RegOpcodeField, BaseRegNo));
 542       emitConstant(DispVal, 1);
 543       return;
 544     }
 545
 546     // Otherwise, emit the most general non-SIB encoding: [REG+disp32]
 547     MCE.emitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, BaseRegNo));
 548     emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj, IsPCRel);
 549     return;
 550   }
 551
 552   // Otherwise we need a SIB byte, so start by outputting the ModR/M byte first.
 553   assert(IndexReg.getReg() != X86::ESP &&
 554          IndexReg.getReg() != X86::RSP && "Cannot use ESP as index reg!");
 555
 556   bool ForceDisp32 = false;
 557   bool ForceDisp8  = false;
 558   if (BaseReg == 0) {
 559     // If there is no base register, we emit the special case SIB byte with
 560     // MOD=0, BASE=4, to JUST get the index, scale, and displacement.
 561     MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 4));
 562     ForceDisp32 = true;
 563   } else if (DispForReloc) {
 564     // Emit the normal disp32 encoding.
 565     MCE.emitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, 4));
 566     ForceDisp32 = true;
 567   } else if (DispVal == 0 && BaseRegNo != N86::EBP) {
 568     // Emit no displacement ModR/M byte
 569     MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 4));
 570   } else if (isDisp8(DispVal)) {
 571     // Emit the disp8 encoding...
 572     MCE.emitByte(ModRMByte(1, RegOpcodeField, 4));
 573     ForceDisp8 = true;           // Make sure to force 8 bit disp if Base=EBP
 574   } else {
 575     // Emit the normal disp32 encoding...
 576     MCE.emitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, 4));
 577   }
 578
 579   // Calculate what the SS field value should be...
 580   static const unsigned SSTable[] = { ~0U, 0, 1, ~0U, 2, ~0U, ~0U, ~0U, 3 };
 581   unsigned SS = SSTable[Scale.getImm()];
 582
 583   if (BaseReg == 0) {
 584     // Handle the SIB byte for the case where there is no base, see Intel
 585     // Manual 2A, table 2-7. The displacement has already been output.
 586     unsigned IndexRegNo;
 587     if (IndexReg.getReg())
 588       IndexRegNo = getX86RegNum(IndexReg.getReg());
 589     else // Examples: [ESP+1*<noreg>+4] or [scaled idx]+disp32 (MOD=0,BASE=5)
 590       IndexRegNo = 4;
 591     emitSIBByte(SS, IndexRegNo, 5);
 592   } else {
 593     unsigned BaseRegNo = getX86RegNum(BaseReg);
 594     unsigned IndexRegNo;
 595     if (IndexReg.getReg())
 596       IndexRegNo = getX86RegNum(IndexReg.getReg());
 597     else
 598       IndexRegNo = 4;   // For example [ESP+1*<noreg>+4]
 599     emitSIBByte(SS, IndexRegNo, BaseRegNo);
 600   }
 601
 602   // Do we need to output a displacement?
 603   if (ForceDisp8) {
 604     emitConstant(DispVal, 1);
 605   } else if (DispVal != 0 || ForceDisp32) {
 606     emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj, IsPCRel);
 607   }
 608 }
 609
 610 static const MCInstrDesc *UpdateOp(MachineInstr &MI, const X86InstrInfo *II,
 611                                    unsigned Opcode) {
 612   const MCInstrDesc *Desc = &II->get(Opcode);
 613   MI.setDesc(*Desc);
 614   return Desc;
 615 }
 616
 617 /// Is16BitMemOperand - Return true if the specified instruction has
 618 /// a 16-bit memory operand. Op specifies the operand # of the memoperand.
 619 static bool Is16BitMemOperand(const MachineInstr &MI, unsigned Op) {
 620   const MachineOperand &BaseReg  = MI.getOperand(Op+X86::AddrBaseReg);
 621   const MachineOperand &IndexReg = MI.getOperand(Op+X86::AddrIndexReg);
 622
 623   if ((BaseReg.getReg() != 0 &&
 624        X86MCRegisterClasses[X86::GR16RegClassID].contains(BaseReg.getReg())) ||
 625       (IndexReg.getReg() != 0 &&
 626        X86MCRegisterClasses[X86::GR16RegClassID].contains(IndexReg.getReg())))
 627     return true;
 628   return false;
 629 }
 630
 631 /// Is32BitMemOperand - Return true if the specified instruction has
 632 /// a 32-bit memory operand. Op specifies the operand # of the memoperand.
 633 static bool Is32BitMemOperand(const MachineInstr &MI, unsigned Op) {
 634   const MachineOperand &BaseReg  = MI.getOperand(Op+X86::AddrBaseReg);
 635   const MachineOperand &IndexReg = MI.getOperand(Op+X86::AddrIndexReg);
 636
 637   if ((BaseReg.getReg() != 0 &&
 638        X86MCRegisterClasses[X86::GR32RegClassID].contains(BaseReg.getReg())) ||
 639       (IndexReg.getReg() != 0 &&
 640        X86MCRegisterClasses[X86::GR32RegClassID].contains(IndexReg.getReg())))
 641     return true;
 642   return false;
 643 }
 644
 645 /// Is64BitMemOperand - Return true if the specified instruction has
 646 /// a 64-bit memory operand. Op specifies the operand # of the memoperand.
 647 #ifndef NDEBUG
 648 static bool Is64BitMemOperand(const MachineInstr &MI, unsigned Op) {
 649   const MachineOperand &BaseReg  = MI.getOperand(Op+X86::AddrBaseReg);
 650   const MachineOperand &IndexReg = MI.getOperand(Op+X86::AddrIndexReg);
 651
 652   if ((BaseReg.getReg() != 0 &&
 653        X86MCRegisterClasses[X86::GR64RegClassID].contains(BaseReg.getReg())) ||
 654       (IndexReg.getReg() != 0 &&
 655        X86MCRegisterClasses[X86::GR64RegClassID].contains(IndexReg.getReg())))
 656     return true;
 657   return false;
 658 }
 659 #endif
 660
 661 template<class CodeEmitter>
 662 void Emitter<CodeEmitter>::emitOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
 663                                             int MemOperand,
 664                                             const MachineInstr &MI,
 665                                             const MCInstrDesc *Desc) const {
 666   // Emit the lock opcode prefix as needed.
 667   if (Desc->TSFlags & X86II::LOCK)
 668     MCE.emitByte(0xF0);
 669
 670   // Emit segment override opcode prefix as needed.
 671   emitSegmentOverridePrefix(TSFlags, MemOperand, MI);
 672
 673   // Emit the repeat opcode prefix as needed.
 674   if ((Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) == X86II::REP)
 675     MCE.emitByte(0xF3);
 676
 677   // Emit the address size opcode prefix as needed.
 678   bool need_address_override;
 679   if (TSFlags & X86II::AdSize) {
 680     need_address_override = true;
 681   } else if (MemOperand == -1) {
 682     need_address_override = false;
 683   } else if (Is64BitMode) {
 684     assert(!Is16BitMemOperand(MI, MemOperand));
 685     need_address_override = Is32BitMemOperand(MI, MemOperand);
 686   } else {
 687     assert(!Is64BitMemOperand(MI, MemOperand));
 688     need_address_override = Is16BitMemOperand(MI, MemOperand);
 689   }
 690
 691   if (need_address_override)
 692     MCE.emitByte(0x67);
 693
 694   // Emit the operand size opcode prefix as needed.
 695   if (TSFlags & X86II::OpSize)
 696     MCE.emitByte(0x66);
 697
 698   bool Need0FPrefix = false;
 699   switch (Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) {
 700     case X86II::TB:  // Two-byte opcode prefix
 701     case X86II::T8:  // 0F 38
 702     case X86II::TA:  // 0F 3A
 703     case X86II::A6:  // 0F A6
 704     case X86II::A7:  // 0F A7
 705       Need0FPrefix = true;
 706       break;
 707     case X86II::REP: break; // already handled.
 708     case X86II::T8XS: // F3 0F 38
 709     case X86II::XS:   // F3 0F
 710       MCE.emitByte(0xF3);
 711       Need0FPrefix = true;
 712       break;
 713     case X86II::T8XD: // F2 0F 38
 714     case X86II::TAXD: // F2 0F 3A
 715     case X86II::XD:   // F2 0F
 716       MCE.emitByte(0xF2);
 717       Need0FPrefix = true;
 718       break;
 719     case X86II::D8: case X86II::D9: case X86II::DA: case X86II::DB:
 720     case X86II::DC: case X86II::DD: case X86II::DE: case X86II::DF:
 721       MCE.emitByte(0xD8+
 722                    (((Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask)-X86II::D8)
 723                     >> X86II::Op0Shift));
 724       break; // Two-byte opcode prefix
 725     default: llvm_unreachable("Invalid prefix!");
 726     case 0: break;  // No prefix!
 727   }
 728
 729   // Handle REX prefix.
 730   if (Is64BitMode) {
 731     if (unsigned REX = determineREX(MI))
 732       MCE.emitByte(0x40 | REX);
 733   }
 734
 735   // 0x0F escape code must be emitted just before the opcode.
 736   if (Need0FPrefix)
 737     MCE.emitByte(0x0F);
 738
 739   switch (Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) {
 740     case X86II::T8XD:  // F2 0F 38
 741     case X86II::T8XS:  // F3 0F 38
 742     case X86II::T8:    // 0F 38
 743       MCE.emitByte(0x38);
 744       break;
 745     case X86II::TAXD:  // F2 0F 38
 746     case X86II::TA:    // 0F 3A
 747       MCE.emitByte(0x3A);
 748       break;
 749     case X86II::A6:    // 0F A6
 750       MCE.emitByte(0xA6);
 751       break;
 752     case X86II::A7:    // 0F A7
 753       MCE.emitByte(0xA7);
 754       break;
 755   }
 756 }
 757
 758 // On regular x86, both XMM0-XMM7 and XMM8-XMM15 are encoded in the range
 759 // 0-7 and the difference between the 2 groups is given by the REX prefix.
 760 // In the VEX prefix, registers are seen sequencially from 0-15 and encoded
 761 // in 1's complement form, example:
 762 //
 763 //  ModRM field => XMM9 => 1
 764 //  VEX.VVVV    => XMM9 => ~9
 765 //
 766 // See table 4-35 of Intel AVX Programming Reference for details.
 767 template<class CodeEmitter>
 768 unsigned char
 769 Emitter<CodeEmitter>::getVEXRegisterEncoding(const MachineInstr &MI,
 770                                              unsigned OpNum) const {
 771   unsigned SrcReg = MI.getOperand(OpNum).getReg();
 772   unsigned SrcRegNum = getX86RegNum(MI.getOperand(OpNum).getReg());
 773   if (X86II::isX86_64ExtendedReg(SrcReg))
 774     SrcRegNum |= 8;
 775
 776   // The registers represented through VEX_VVVV should
 777   // be encoded in 1's complement form.
 778   return (~SrcRegNum) & 0xf;
 779 }
 780
 781 /// EmitSegmentOverridePrefix - Emit segment override opcode prefix as needed
 782 template<class CodeEmitter>
 783 void Emitter<CodeEmitter>::emitSegmentOverridePrefix(uint64_t TSFlags,
 784                                                  int MemOperand,
 785                                                  const MachineInstr &MI) const {
 786   switch (TSFlags & X86II::SegOvrMask) {
 787     default: llvm_unreachable("Invalid segment!");
 788     case 0:
 789       // No segment override, check for explicit one on memory operand.
 790       if (MemOperand != -1) {   // If the instruction has a memory operand.
 791         switch (MI.getOperand(MemOperand+X86::AddrSegmentReg).getReg()) {
 792           default: llvm_unreachable("Unknown segment register!");
 793           case 0: break;
 794           case X86::CS: MCE.emitByte(0x2E); break;
 795           case X86::SS: MCE.emitByte(0x36); break;
 796           case X86::DS: MCE.emitByte(0x3E); break;
 797           case X86::ES: MCE.emitByte(0x26); break;
 798           case X86::FS: MCE.emitByte(0x64); break;
 799           case X86::GS: MCE.emitByte(0x65); break;
 800         }
 801       }
 802       break;
 803     case X86II::FS:
 804       MCE.emitByte(0x64);
 805       break;
 806     case X86II::GS:
 807       MCE.emitByte(0x65);
 808       break;
 809   }
 810 }
 811
 812 template<class CodeEmitter>
 813 void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
 814                                                int MemOperand,
 815                                                const MachineInstr &MI,
 816                                                const MCInstrDesc *Desc) const {
 817   bool HasVEX_4V = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_4V;
 818   bool HasVEX_4VOp3 = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_4VOp3;
 819   bool HasMemOp4 = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::MemOp4;
 820
 821   // VEX_R: opcode externsion equivalent to REX.R in
 822   // 1's complement (inverted) form
 823   //
 824   //  1: Same as REX_R=0 (must be 1 in 32-bit mode)
 825   //  0: Same as REX_R=1 (64 bit mode only)
 826   //
 827   unsigned char VEX_R = 0x1;
 828
 829   // VEX_X: equivalent to REX.X, only used when a
 830   // register is used for index in SIB Byte.
 831   //
 832   //  1: Same as REX.X=0 (must be 1 in 32-bit mode)
 833   //  0: Same as REX.X=1 (64-bit mode only)
 834   unsigned char VEX_X = 0x1;
 835
 836   // VEX_B:
 837   //
 838   //  1: Same as REX_B=0 (ignored in 32-bit mode)
 839   //  0: Same as REX_B=1 (64 bit mode only)
 840   //
 841   unsigned char VEX_B = 0x1;
 842
 843   // VEX_W: opcode specific (use like REX.W, or used for
 844   // opcode extension, or ignored, depending on the opcode byte)
 845   unsigned char VEX_W = 0;
 846
 847   // XOP: Use XOP prefix byte 0x8f instead of VEX.
 848   unsigned char XOP = 0;
 849
 850   // VEX_5M (VEX m-mmmmm field):
 851   //
 852   //  0b00000: Reserved for future use
 853   //  0b00001: implied 0F leading opcode
 854   //  0b00010: implied 0F 38 leading opcode bytes
 855   //  0b00011: implied 0F 3A leading opcode bytes
 856   //  0b00100-0b11111: Reserved for future use
 857   //  0b01000: XOP map select - 08h instructions with imm byte
 858   //  0b10001: XOP map select - 09h instructions with no imm byte
 859   unsigned char VEX_5M = 0x1;
 860
 861   // VEX_4V (VEX vvvv field): a register specifier
 862   // (in 1's complement form) or 1111 if unused.
 863   unsigned char VEX_4V = 0xf;
 864
 865   // VEX_L (Vector Length):
 866   //
 867   //  0: scalar or 128-bit vector
 868   //  1: 256-bit vector
 869   //
 870   unsigned char VEX_L = 0;
 871
 872   // VEX_PP: opcode extension providing equivalent
 873   // functionality of a SIMD prefix
 874   //
 875   //  0b00: None
 876   //  0b01: 66
 877   //  0b10: F3
 878   //  0b11: F2
 879   //
 880   unsigned char VEX_PP = 0;
 881
 882   // Encode the operand size opcode prefix as needed.
 883   if (TSFlags & X86II::OpSize)
 884     VEX_PP = 0x01;
 885
 886   if ((TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_W)
 887     VEX_W = 1;
 888
 889   if ((TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::XOP)
 890     XOP = 1;
 891
 892   if ((TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_L)
 893     VEX_L = 1;
 894
 895   switch (TSFlags & X86II::Op0Mask) {
 896     default: llvm_unreachable("Invalid prefix!");
 897     case X86II::T8:  // 0F 38
 898       VEX_5M = 0x2;
 899       break;
 900     case X86II::TA:  // 0F 3A
 901       VEX_5M = 0x3;
 902       break;
 903     case X86II::T8XS: // F3 0F 38
 904       VEX_PP = 0x2;
 905       VEX_5M = 0x2;
 906       break;
 907     case X86II::T8XD: // F2 0F 38
 908       VEX_PP = 0x3;
 909       VEX_5M = 0x2;
 910       break;
 911     case X86II::TAXD: // F2 0F 3A
 912       VEX_PP = 0x3;
 913       VEX_5M = 0x3;
 914       break;
 915     case X86II::XS:  // F3 0F
 916       VEX_PP = 0x2;
 917       break;
 918     case X86II::XD:  // F2 0F
 919       VEX_PP = 0x3;
 920       break;
 921     case X86II::XOP8:
 922       VEX_5M = 0x8;
 923       break;
 924     case X86II::XOP9:
 925       VEX_5M = 0x9;
 926       break;
 927     case X86II::A6:  // Bypass: Not used by VEX
 928     case X86II::A7:  // Bypass: Not used by VEX
 929     case X86II::TB:  // Bypass: Not used by VEX
 930     case 0:
 931       break;  // No prefix!
 932   }
 933
 934
 935   // Classify VEX_B, VEX_4V, VEX_R, VEX_X
 936   unsigned NumOps = Desc->getNumOperands();
 937   unsigned CurOp = 0;
 938   if (NumOps > 1 && Desc->getOperandConstraint(1, MCOI::TIED_TO) == 0)
 939     ++CurOp;
 940   else if (NumOps > 3 && Desc->getOperandConstraint(2, MCOI::TIED_TO) == 0) {
 941     assert(Desc->getOperandConstraint(NumOps - 1, MCOI::TIED_TO) == 1);
 942     // Special case for GATHER with 2 TIED_TO operands
 943     // Skip the first 2 operands: dst, mask_wb
 944     CurOp += 2;
 945   }
 946
 947   switch (TSFlags & X86II::FormMask) {
 948     case X86II::MRMInitReg:
 949       // Duplicate register.
 950       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
 951         VEX_R = 0x0;
 952
 953       if (HasVEX_4V)
 954         VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp);
 955       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
 956         VEX_B = 0x0;
 957       if (HasVEX_4VOp3)
 958         VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp);
 959       break;
 960     case X86II::MRMDestMem: {
 961       // MRMDestMem instructions forms:
 962       //  MemAddr, src1(ModR/M)
 963       //  MemAddr, src1(VEX_4V), src2(ModR/M)
 964       //  MemAddr, src1(ModR/M), imm8
 965       //
 966       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(X86::AddrBaseReg).getReg()))
 967         VEX_B = 0x0;
 968       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(X86::AddrIndexReg).getReg()))
 969         VEX_X = 0x0;
 970
 971       CurOp = X86::AddrNumOperands;
 972       if (HasVEX_4V)
 973         VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp++);
 974
 975       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(CurOp);
 976       if (MO.isReg() && X86II::isX86_64ExtendedReg(MO.getReg()))
 977         VEX_R = 0x0;
 978       break;
 979     }
 980     case X86II::MRMSrcMem:
 981       // MRMSrcMem instructions forms:
 982       //  src1(ModR/M), MemAddr
 983       //  src1(ModR/M), src2(VEX_4V), MemAddr
 984       //  src1(ModR/M), MemAddr, imm8
 985       //  src1(ModR/M), MemAddr, src2(VEX_I8IMM)
 986       //
 987       //  FMA4:
 988       //  dst(ModR/M.reg), src1(VEX_4V), src2(ModR/M), src3(VEX_I8IMM)
 989       //  dst(ModR/M.reg), src1(VEX_4V), src2(VEX_I8IMM), src3(ModR/M),
 990       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0).getReg()))
 991         VEX_R = 0x0;
 992
 993       if (HasVEX_4V)
 994         VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, 1);
 995
 996       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(
 997                           MI.getOperand(MemOperand+X86::AddrBaseReg).getReg()))
 998         VEX_B = 0x0;
 999       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(
1000                           MI.getOperand(MemOperand+X86::AddrIndexReg).getReg()))
1001         VEX_X = 0x0;
1002
1003       if (HasVEX_4VOp3)
1004         VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, X86::AddrNumOperands+1);
1005       break;
1006     case X86II::MRM0m: case X86II::MRM1m:
1007     case X86II::MRM2m: case X86II::MRM3m:
1008     case X86II::MRM4m: case X86II::MRM5m:
1009     case X86II::MRM6m: case X86II::MRM7m: {
1010       // MRM[0-9]m instructions forms:
1011       //  MemAddr
1012       //  src1(VEX_4V), MemAddr
1013       if (HasVEX_4V)
1014         VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, 0);
1015
1016       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(
1017                           MI.getOperand(MemOperand+X86::AddrBaseReg).getReg()))
1018         VEX_B = 0x0;
1019       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(
1020                           MI.getOperand(MemOperand+X86::AddrIndexReg).getReg()))
1021         VEX_X = 0x0;
1022       break;
1023     }
1024     case X86II::MRMSrcReg:
1025       // MRMSrcReg instructions forms:
1026       //  dst(ModR/M), src1(VEX_4V), src2(ModR/M), src3(VEX_I8IMM)
1027       //  dst(ModR/M), src1(ModR/M)
1028       //  dst(ModR/M), src1(ModR/M), imm8
1029       //
1030       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
1031         VEX_R = 0x0;
1032       CurOp++;
1033
1034       if (HasVEX_4V)
1035         VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp++);
1036
1037       if (HasMemOp4) // Skip second register source (encoded in I8IMM)
1038         CurOp++;
1039
1040       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
1041         VEX_B = 0x0;
1042       CurOp++;
1043       if (HasVEX_4VOp3)
1044         VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp);
1045       break;
1046     case X86II::MRMDestReg:
1047       // MRMDestReg instructions forms:
1048       //  dst(ModR/M), src(ModR/M)
1049       //  dst(ModR/M), src(ModR/M), imm8
1050       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0).getReg()))
1051         VEX_B = 0x0;
1052       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(1).getReg()))
1053         VEX_R = 0x0;
1054       break;
1055     case X86II::MRM0r: case X86II::MRM1r:
1056     case X86II::MRM2r: case X86II::MRM3r:
1057     case X86II::MRM4r: case X86II::MRM5r:
1058     case X86II::MRM6r: case X86II::MRM7r:
1059       // MRM0r-MRM7r instructions forms:
1060       //  dst(VEX_4V), src(ModR/M), imm8
1061       VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, 0);
1062       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(1).getReg()))
1063         VEX_B = 0x0;
1064       break;
1065     default: // RawFrm
1066       break;
1067   }
1068
1069   // Emit segment override opcode prefix as needed.
1070   emitSegmentOverridePrefix(TSFlags, MemOperand, MI);
1071
1072   // VEX opcode prefix can have 2 or 3 bytes
1073   //
1074   //  3 bytes:
1075   //    +-----+ +--------------+ +-------------------+
1076   //    | C4h | | RXB | m-mmmm | | W | vvvv | L | pp |
1077   //    +-----+ +--------------+ +-------------------+
1078   //  2 bytes:
1079   //    +-----+ +-------------------+
1080   //    | C5h | | R | vvvv | L | pp |
1081   //    +-----+ +-------------------+
1082   //
1083   unsigned char LastByte = VEX_PP | (VEX_L << 2) | (VEX_4V << 3);
1084
1085   if (VEX_B && VEX_X && !VEX_W && !XOP && (VEX_5M == 1)) { // 2 byte VEX prefix
1086     MCE.emitByte(0xC5);
1087     MCE.emitByte(LastByte | (VEX_R << 7));
1088     return;
1089   }
1090
1091   // 3 byte VEX prefix
1092   MCE.emitByte(XOP ? 0x8F : 0xC4);
1093   MCE.emitByte(VEX_R << 7 | VEX_X << 6 | VEX_B << 5 | VEX_5M);
1094   MCE.emitByte(LastByte | (VEX_W << 7));
1095 }
1096
1097 template<class CodeEmitter>
1098 void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
1099                                            const MCInstrDesc *Desc) {
1100   DEBUG(dbgs() << MI);
1101
1102   // If this is a pseudo instruction, lower it.
1103   switch (Desc->getOpcode()) {
1104   case X86::ADD16rr_DB:      Desc = UpdateOp(MI, II, X86::OR16rr); break;
1105   case X86::ADD32rr_DB:      Desc = UpdateOp(MI, II, X86::OR32rr); break;
1106   case X86::ADD64rr_DB:      Desc = UpdateOp(MI, II, X86::OR64rr); break;
1107   case X86::ADD16ri_DB:      Desc = UpdateOp(MI, II, X86::OR16ri); break;
1108   case X86::ADD32ri_DB:      Desc = UpdateOp(MI, II, X86::OR32ri); break;
1109   case X86::ADD64ri32_DB:    Desc = UpdateOp(MI, II, X86::OR64ri32); break;
1110   case X86::ADD16ri8_DB:     Desc = UpdateOp(MI, II, X86::OR16ri8); break;
1111   case X86::ADD32ri8_DB:     Desc = UpdateOp(MI, II, X86::OR32ri8); break;
1112   case X86::ADD64ri8_DB:     Desc = UpdateOp(MI, II, X86::OR64ri8); break;
1113   case X86::ACQUIRE_MOV8rm:  Desc = UpdateOp(MI, II, X86::MOV8rm); break;
1114   case X86::ACQUIRE_MOV16rm: Desc = UpdateOp(MI, II, X86::MOV16rm); break;
1115   case X86::ACQUIRE_MOV32rm: Desc = UpdateOp(MI, II, X86::MOV32rm); break;
1116   case X86::ACQUIRE_MOV64rm: Desc = UpdateOp(MI, II, X86::MOV64rm); break;
1117   case X86::RELEASE_MOV8mr:  Desc = UpdateOp(MI, II, X86::MOV8mr); break;
1118   case X86::RELEASE_MOV16mr: Desc = UpdateOp(MI, II, X86::MOV16mr); break;
1119   case X86::RELEASE_MOV32mr: Desc = UpdateOp(MI, II, X86::MOV32mr); break;
1120   case X86::RELEASE_MOV64mr: Desc = UpdateOp(MI, II, X86::MOV64mr); break;
1121   }
1122
1123
1124   MCE.processDebugLoc(MI.getDebugLoc(), true);
1125
1126   unsigned Opcode = Desc->Opcode;
1127
1128   // If this is a two-address instruction, skip one of the register operands.
1129   unsigned NumOps = Desc->getNumOperands();
1130   unsigned CurOp = 0;
1131   if (NumOps > 1 && Desc->getOperandConstraint(1, MCOI::TIED_TO) == 0)
1132     ++CurOp;
1133   else if (NumOps > 3 && Desc->getOperandConstraint(2, MCOI::TIED_TO) == 0) {
1134     assert(Desc->getOperandConstraint(NumOps - 1, MCOI::TIED_TO) == 1);
1135     // Special case for GATHER with 2 TIED_TO operands
1136     // Skip the first 2 operands: dst, mask_wb
1137     CurOp += 2;
1138   }
1139
1140   uint64_t TSFlags = Desc->TSFlags;
1141
1142   // Is this instruction encoded using the AVX VEX prefix?
1143   bool HasVEXPrefix = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX;
1144   // It uses the VEX.VVVV field?
1145   bool HasVEX_4V = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_4V;
1146   bool HasVEX_4VOp3 = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_4VOp3;
1147   bool HasMemOp4 = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::MemOp4;
1148   const unsigned MemOp4_I8IMMOperand = 2;
1149
1150   // Determine where the memory operand starts, if present.
1151   int MemoryOperand = X86II::getMemoryOperandNo(TSFlags, Opcode);
1152   if (MemoryOperand != -1) MemoryOperand += CurOp;
1153
1154   if (!HasVEXPrefix)
1155     emitOpcodePrefix(TSFlags, MemoryOperand, MI, Desc);
1156   else
1157     emitVEXOpcodePrefix(TSFlags, MemoryOperand, MI, Desc);
1158
1159   unsigned char BaseOpcode = X86II::getBaseOpcodeFor(Desc->TSFlags);
1160   switch (TSFlags & X86II::FormMask) {
1161   default:
1162     llvm_unreachable("Unknown FormMask value in X86 MachineCodeEmitter!");
1163   case X86II::Pseudo:
1164     // Remember the current PC offset, this is the PIC relocation
1165     // base address.
1166     switch (Opcode) {
1167     default:
1168       llvm_unreachable("pseudo instructions should be removed before code"
1169                        " emission");
1170     // Do nothing for Int_MemBarrier - it's just a comment.  Add a debug
1171     // to make it slightly easier to see.
1172     case X86::Int_MemBarrier:
1173       DEBUG(dbgs() << "#MEMBARRIER\n");
1174       break;
1175
1176     case TargetOpcode::INLINEASM:
1177       // We allow inline assembler nodes with empty bodies - they can
1178       // implicitly define registers, which is ok for JIT.
1179       if (MI.getOperand(0).getSymbolName()[0])
1180         report_fatal_error("JIT does not support inline asm!");
1181       break;
1182     case TargetOpcode::PROLOG_LABEL:
1183     case TargetOpcode::GC_LABEL:
1184     case TargetOpcode::EH_LABEL:
1185       MCE.emitLabel(MI.getOperand(0).getMCSymbol());
1186       break;
1187
1188     case TargetOpcode::IMPLICIT_DEF:
1189     case TargetOpcode::KILL:
1190       break;
1191     case X86::MOVPC32r: {
1192       // This emits the "call" portion of this pseudo instruction.
1193       MCE.emitByte(BaseOpcode);
1194       emitConstant(0, X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags));
1195       // Remember PIC base.
1196       PICBaseOffset = (intptr_t) MCE.getCurrentPCOffset();
1197       X86JITInfo *JTI = TM.getJITInfo();
1198       JTI->setPICBase(MCE.getCurrentPCValue());
1199       break;
1200     }
1201     }
1202     CurOp = NumOps;
1203     break;
1204   case X86II::RawFrm: {
1205     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1206
1207     if (CurOp == NumOps)
1208       break;
1209
1210     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(CurOp++);
1211
1212     DEBUG(dbgs() << "RawFrm CurOp " << CurOp << "\n");
1213     DEBUG(dbgs() << "isMBB " << MO.isMBB() << "\n");
1214     DEBUG(dbgs() << "isGlobal " << MO.isGlobal() << "\n");
1215     DEBUG(dbgs() << "isSymbol " << MO.isSymbol() << "\n");
1216     DEBUG(dbgs() << "isImm " << MO.isImm() << "\n");
1217
1218     if (MO.isMBB()) {
1219       emitPCRelativeBlockAddress(MO.getMBB());
1220       break;
1221     }
1222
1223     if (MO.isGlobal()) {
1224       emitGlobalAddress(MO.getGlobal(), X86::reloc_pcrel_word,
1225                         MO.getOffset(), 0);
1226       break;
1227     }
1228
1229     if (MO.isSymbol()) {
1230       emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), X86::reloc_pcrel_word);
1231       break;
1232     }
1233
1234     // FIXME: Only used by hackish MCCodeEmitter, remove when dead.
1235     if (MO.isJTI()) {
1236       emitJumpTableAddress(MO.getIndex(), X86::reloc_pcrel_word);
1237       break;
1238     }
1239
1240     assert(MO.isImm() && "Unknown RawFrm operand!");
1241     if (Opcode == X86::CALLpcrel32 || Opcode == X86::CALL64pcrel32) {
1242       // Fix up immediate operand for pc relative calls.
1243       intptr_t Imm = (intptr_t)MO.getImm();
1244       Imm = Imm - MCE.getCurrentPCValue() - 4;
1245       emitConstant(Imm, X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags));
1246     } else
1247       emitConstant(MO.getImm(), X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags));
1248     break;
1249   }
1250
1251   case X86II::AddRegFrm: {
1252     MCE.emitByte(BaseOpcode +
1253                  getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp++).getReg()));
1254
1255     if (CurOp == NumOps)
1256       break;
1257
1258     const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(CurOp++);
1259     unsigned Size = X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags);
1260     if (MO1.isImm()) {
1261       emitConstant(MO1.getImm(), Size);
1262       break;
1263     }
1264
1265     unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
1266       : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
1267     if (Opcode == X86::MOV64ri64i32)
1268       rt = X86::reloc_absolute_word;  // FIXME: add X86II flag?
1269     // This should not occur on Darwin for relocatable objects.
1270     if (Opcode == X86::MOV64ri)
1271       rt = X86::reloc_absolute_dword;  // FIXME: add X86II flag?
1272     if (MO1.isGlobal()) {
1273       bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(MO1, TM);
1274       emitGlobalAddress(MO1.getGlobal(), rt, MO1.getOffset(), 0,
1275                         Indirect);
1276     } else if (MO1.isSymbol())
1277       emitExternalSymbolAddress(MO1.getSymbolName(), rt);
1278     else if (MO1.isCPI())
1279       emitConstPoolAddress(MO1.getIndex(), rt);
1280     else if (MO1.isJTI())
1281       emitJumpTableAddress(MO1.getIndex(), rt);
1282     break;
1283   }
1284
1285   case X86II::MRMDestReg: {
1286     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1287     emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp).getReg(),
1288                      getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp+1).getReg()));
1289     CurOp += 2;
1290     break;
1291   }
1292   case X86II::MRMDestMem: {
1293     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1294
1295     unsigned SrcRegNum = CurOp + X86::AddrNumOperands;
1296     if (HasVEX_4V) // Skip 1st src (which is encoded in VEX_VVVV)
1297       SrcRegNum++;
1298     emitMemModRMByte(MI, CurOp,
1299                      getX86RegNum(MI.getOperand(SrcRegNum).getReg()));
1300     CurOp = SrcRegNum + 1;
1301     break;
1302   }
1303
1304   case X86II::MRMSrcReg: {
1305     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1306
1307     unsigned SrcRegNum = CurOp+1;
1308     if (HasVEX_4V) // Skip 1st src (which is encoded in VEX_VVVV)
1309       ++SrcRegNum;
1310
1311     if (HasMemOp4) // Skip 2nd src (which is encoded in I8IMM)
1312       ++SrcRegNum;
1313
1314     emitRegModRMByte(MI.getOperand(SrcRegNum).getReg(),
1315                      getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()));
1316     // 2 operands skipped with HasMemOp4, compensate accordingly
1317     CurOp = HasMemOp4 ? SrcRegNum : SrcRegNum + 1;
1318     if (HasVEX_4VOp3)
1319       ++CurOp;
1320     break;
1321   }
1322   case X86II::MRMSrcMem: {
1323     int AddrOperands = X86::AddrNumOperands;
1324     unsigned FirstMemOp = CurOp+1;
1325     if (HasVEX_4V) {
1326       ++AddrOperands;
1327       ++FirstMemOp;  // Skip the register source (which is encoded in VEX_VVVV).
1328     }
1329     if (HasMemOp4) // Skip second register source (encoded in I8IMM)
1330       ++FirstMemOp;
1331
1332     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1333
1334     intptr_t PCAdj = (CurOp + AddrOperands + 1 != NumOps) ?
1335       X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags) : 0;
1336     emitMemModRMByte(MI, FirstMemOp,
1337                      getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()),PCAdj);
1338     CurOp += AddrOperands + 1;
1339     if (HasVEX_4VOp3)
1340       ++CurOp;
1341     break;
1342   }
1343
1344   case X86II::MRM0r: case X86II::MRM1r:
1345   case X86II::MRM2r: case X86II::MRM3r:
1346   case X86II::MRM4r: case X86II::MRM5r:
1347   case X86II::MRM6r: case X86II::MRM7r: {
1348     if (HasVEX_4V) // Skip the register dst (which is encoded in VEX_VVVV).
1349       ++CurOp;
1350     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1351     emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp++).getReg(),
1352                      (Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0r);
1353
1354     if (CurOp == NumOps)
1355       break;
1356
1357     const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(CurOp++);
1358     unsigned Size = X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags);
1359     if (MO1.isImm()) {
1360       emitConstant(MO1.getImm(), Size);
1361       break;
1362     }
1363
1364     unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
1365       : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
1366     if (Opcode == X86::MOV64ri32)
1367       rt = X86::reloc_absolute_word_sext;  // FIXME: add X86II flag?
1368     if (MO1.isGlobal()) {
1369       bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(MO1, TM);
1370       emitGlobalAddress(MO1.getGlobal(), rt, MO1.getOffset(), 0,
1371                         Indirect);
1372     } else if (MO1.isSymbol())
1373       emitExternalSymbolAddress(MO1.getSymbolName(), rt);
1374     else if (MO1.isCPI())
1375       emitConstPoolAddress(MO1.getIndex(), rt);
1376     else if (MO1.isJTI())
1377       emitJumpTableAddress(MO1.getIndex(), rt);
1378     break;
1379   }
1380
1381   case X86II::MRM0m: case X86II::MRM1m:
1382   case X86II::MRM2m: case X86II::MRM3m:
1383   case X86II::MRM4m: case X86II::MRM5m:
1384   case X86II::MRM6m: case X86II::MRM7m: {
1385     if (HasVEX_4V) // Skip the register dst (which is encoded in VEX_VVVV).
1386       ++CurOp;
1387     intptr_t PCAdj = (CurOp + X86::AddrNumOperands != NumOps) ?
1388       (MI.getOperand(CurOp+X86::AddrNumOperands).isImm() ?
1389           X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags) : 4) : 0;
1390
1391     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1392     emitMemModRMByte(MI, CurOp, (Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0m,
1393                      PCAdj);
1394     CurOp += X86::AddrNumOperands;
1395
1396     if (CurOp == NumOps)
1397       break;
1398
1399     const MachineOperand &MO = MI.getOperand(CurOp++);
1400     unsigned Size = X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags);
1401     if (MO.isImm()) {
1402       emitConstant(MO.getImm(), Size);
1403       break;
1404     }
1405
1406     unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
1407       : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
1408     if (Opcode == X86::MOV64mi32)
1409       rt = X86::reloc_absolute_word_sext;  // FIXME: add X86II flag?
1410     if (MO.isGlobal()) {
1411       bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(MO, TM);
1412       emitGlobalAddress(MO.getGlobal(), rt, MO.getOffset(), 0,
1413                         Indirect);
1414     } else if (MO.isSymbol())
1415       emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), rt);
1416     else if (MO.isCPI())
1417       emitConstPoolAddress(MO.getIndex(), rt);
1418     else if (MO.isJTI())
1419       emitJumpTableAddress(MO.getIndex(), rt);
1420     break;
1421   }
1422
1423   case X86II::MRMInitReg:
1424     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1425     // Duplicate register, used by things like MOV8r0 (aka xor reg,reg).
1426     emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp).getReg(),
1427                      getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()));
1428     ++CurOp;
1429     break;
1430
1431   case X86II::MRM_C1:
1432     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1433     MCE.emitByte(0xC1);
1434     break;
1435   case X86II::MRM_C8:
1436     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1437     MCE.emitByte(0xC8);
1438     break;
1439   case X86II::MRM_C9:
1440     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1441     MCE.emitByte(0xC9);
1442     break;
1443   case X86II::MRM_E8:
1444     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1445     MCE.emitByte(0xE8);
1446     break;
1447   case X86II::MRM_F0:
1448     MCE.emitByte(BaseOpcode);
1449     MCE.emitByte(0xF0);
1450     break;
1451   }
1452
1453   while (CurOp != NumOps && NumOps - CurOp <= 2) {
1454     // The last source register of a 4 operand instruction in AVX is encoded
1455     // in bits[7:4] of a immediate byte.
1456     if ((TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_I8IMM) {
1457       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(HasMemOp4 ? MemOp4_I8IMMOperand
1458                                                          : CurOp);
1459       ++CurOp;
1460       unsigned RegNum = getX86RegNum(MO.getReg()) << 4;
1461       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MO.getReg()))
1462         RegNum |= 1 << 7;
1463       // If there is an additional 5th operand it must be an immediate, which
1464       // is encoded in bits[3:0]
1465       if (CurOp != NumOps) {
1466         const MachineOperand &MIMM = MI.getOperand(CurOp++);
1467         if (MIMM.isImm()) {
1468           unsigned Val = MIMM.getImm();
1469           assert(Val < 16 && "Immediate operand value out of range");
1470           RegNum |= Val;
1471         }
1472       }
1473       emitConstant(RegNum, 1);
1474     } else {
1475       emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(),
1476                    X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags));
1477     }
1478   }
1479
1480   if (!MI.isVariadic() && CurOp != NumOps) {
1481 #ifndef NDEBUG
1482     dbgs() << "Cannot encode all operands of: " << MI << "\n";
1483 #endif
1484     llvm_unreachable(0);
1485   }
1486
1487   MCE.processDebugLoc(MI.getDebugLoc(), false);
1488 }