-no-implicit-float means explicit fp operations are legal.
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86CodeEmitter.cpp
index 33b28017e58412f1ca7af851b60bed445cde381e..bbe063b4f821efb2b4b6ce8b150907c122e5c7e2 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#define DEBUG_TYPE "x86-emitter"
+#include "X86InstrInfo.h"
+#include "X86JITInfo.h"
+#include "X86Subtarget.h"
 #include "X86TargetMachine.h"
 #include "X86Relocations.h"
 #include "X86.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
-#include <iostream>
 using namespace llvm;
 
-namespace {
-  Statistic<>
-  NumEmitted("x86-emitter", "Number of machine instructions emitted");
-}
+STATISTIC(NumEmitted, "Number of machine instructions emitted");
 
 namespace {
   class VISIBILITY_HIDDEN Emitter : public MachineFunctionPass {
     const X86InstrInfo  *II;
-    TargetMachine &TM;
+    const TargetData    *TD;
+    X86TargetMachine    &TM;
     MachineCodeEmitter  &MCE;
+    intptr_t PICBaseOffset;
+    bool Is64BitMode;
+    bool IsPIC;
   public:
-    explicit Emitter(TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce)
-      : II(0), TM(tm), MCE(mce) {}
-    Emitter(TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce,
-            const X86InstrInfo& ii)
-      : II(&ii), TM(tm), MCE(mce) {}
+    static char ID;
+    explicit Emitter(X86TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce)
+      : MachineFunctionPass(&ID), II(0), TD(0), TM(tm), 
+      MCE(mce), PICBaseOffset(0), Is64BitMode(false),
+      IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
+    Emitter(X86TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce,
+            const X86InstrInfo &ii, const TargetData &td, bool is64)
+      : MachineFunctionPass(&ID), II(&ii), TD(&td), TM(tm), 
+      MCE(mce), PICBaseOffset(0), Is64BitMode(is64),
+      IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
 
     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 
@@ -50,25 +61,42 @@ namespace {
       return "X86 Machine Code Emitter";
     }
 
-    void emitInstruction(const MachineInstr &MI);
+    void emitInstruction(const MachineInstr &MI,
+                         const TargetInstrDesc *Desc);
+    
+    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.addRequired<MachineModuleInfo>();
+      MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
+    }
 
   private:
     void emitPCRelativeBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB);
-    void emitPCRelativeValue(unsigned Address);
-    void emitGlobalAddressForCall(GlobalValue *GV, bool isTailCall);
-    void emitGlobalAddressForPtr(GlobalValue *GV, int Disp = 0);
-    void emitExternalSymbolAddress(const char *ES, bool isPCRelative);
-
-    void emitDisplacementField(const MachineOperand *RelocOp, int DispVal);
+    void emitGlobalAddress(GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
+                           intptr_t Disp = 0, intptr_t PCAdj = 0,
+                           bool NeedStub = false, bool Indirect = false);
+    void emitExternalSymbolAddress(const char *ES, unsigned Reloc);
+    void emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc, intptr_t Disp = 0,
+                              intptr_t PCAdj = 0);
+    void emitJumpTableAddress(unsigned JTI, unsigned Reloc,
+                              intptr_t PCAdj = 0);
+
+    void emitDisplacementField(const MachineOperand *RelocOp, int DispVal,
+                               intptr_t PCAdj = 0);
 
     void emitRegModRMByte(unsigned ModRMReg, unsigned RegOpcodeField);
+    void emitRegModRMByte(unsigned RegOpcodeField);
     void emitSIBByte(unsigned SS, unsigned Index, unsigned Base);
-    void emitConstant(unsigned Val, unsigned Size);
+    void emitConstant(uint64_t Val, unsigned Size);
 
     void emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
-                          unsigned Op, unsigned RegOpcodeField);
+                          unsigned Op, unsigned RegOpcodeField,
+                          intptr_t PCAdj = 0);
+
+    unsigned getX86RegNum(unsigned RegNo) const;
 
+    bool gvNeedsNonLazyPtr(const GlobalValue *GV);
   };
+  char Emitter::ID = 0;
 }
 
 /// createX86CodeEmitterPass - Return a pass that emits the collected X86 code
@@ -79,31 +107,35 @@ FunctionPass *llvm::createX86CodeEmitterPass(X86TargetMachine &TM,
 }
 
 bool Emitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
-  assert((MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Default ||
-          MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Static) &&
-         "JIT relocation model must be set to static or default!");
-  II = ((X86TargetMachine&)MF.getTarget()).getInstrInfo();
-
+  MCE.setModuleInfo(&getAnalysis<MachineModuleInfo>());
+  
+  II = TM.getInstrInfo();
+  TD = TM.getTargetData();
+  Is64BitMode = TM.getSubtarget<X86Subtarget>().is64Bit();
+  IsPIC = TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_;
+  
   do {
+    DOUT << "JITTing function '" << MF.getFunction()->getName() << "'\n";
     MCE.startFunction(MF);
     for (MachineFunction::iterator MBB = MF.begin(), E = MF.end(); 
          MBB != E; ++MBB) {
       MCE.StartMachineBasicBlock(MBB);
       for (MachineBasicBlock::const_iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end();
-           I != E; ++I)
-        emitInstruction(*I);
+           I != E; ++I) {
+        const TargetInstrDesc &Desc = I->getDesc();
+        emitInstruction(*I, &Desc);
+        // MOVPC32r is basically a call plus a pop instruction.
+        if (Desc.getOpcode() == X86::MOVPC32r)
+          emitInstruction(*I, &II->get(X86::POP32r));
+        NumEmitted++;  // Keep track of the # of mi's emitted
+      }
     }
   } while (MCE.finishFunction(MF));
 
   return false;
 }
 
-/// emitPCRelativeValue - Emit a 32-bit PC relative address.
-///
-void Emitter::emitPCRelativeValue(unsigned Address) {
-  MCE.emitWordLE(Address-MCE.getCurrentPCValue()-4);
-}
-
 /// emitPCRelativeBlockAddress - This method keeps track of the information
 /// necessary to resolve the address of this block later and emits a dummy
 /// value.
@@ -116,72 +148,86 @@ void Emitter::emitPCRelativeBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB) {
   MCE.emitWordLE(0);
 }
 
-/// emitGlobalAddressForCall - Emit the specified address to the code stream
-/// assuming this is part of a function call, which is PC relative.
-///
-void Emitter::emitGlobalAddressForCall(GlobalValue *GV, bool isTailCall) {
-  MCE.addRelocation(MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(),
-                                      X86::reloc_pcrel_word, GV, 0,
-                                      !isTailCall /*Doesn'tNeedStub*/));
-  MCE.emitWordLE(0);
-}
-
 /// emitGlobalAddress - Emit the specified address to the code stream assuming
-/// this is part of a "take the address of a global" instruction, which is not
-/// PC relative.
+/// this is part of a "take the address of a global" instruction.
 ///
-void Emitter::emitGlobalAddressForPtr(GlobalValue *GV, int Disp /* = 0 */) {
-  MCE.addRelocation(MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(),
-                                      X86::reloc_absolute_word, GV));
-  MCE.emitWordLE(Disp); // The relocated value will be added to the displacement
+void Emitter::emitGlobalAddress(GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
+                                intptr_t Disp /* = 0 */,
+                                intptr_t PCAdj /* = 0 */,
+                                bool NeedStub /* = false */,
+                                bool Indirect /* = false */) {
+  intptr_t RelocCST = 0;
+  if (Reloc == X86::reloc_picrel_word)
+    RelocCST = PICBaseOffset;
+  else if (Reloc == X86::reloc_pcrel_word)
+    RelocCST = PCAdj;
+  MachineRelocation MR = Indirect
+    ? MachineRelocation::getIndirectSymbol(MCE.getCurrentPCOffset(), Reloc,
+                                           GV, RelocCST, NeedStub)
+    : MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(), Reloc,
+                               GV, RelocCST, NeedStub);
+  MCE.addRelocation(MR);
+  // The relocated value will be added to the displacement
+  if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
+    MCE.emitDWordLE(Disp);
+  else
+    MCE.emitWordLE((int32_t)Disp);
 }
 
 /// emitExternalSymbolAddress - Arrange for the address of an external symbol to
 /// be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
 /// relative.
-void Emitter::emitExternalSymbolAddress(const char *ES, bool isPCRelative) {
+void Emitter::emitExternalSymbolAddress(const char *ES, unsigned Reloc) {
+  intptr_t RelocCST = (Reloc == X86::reloc_picrel_word) ? PICBaseOffset : 0;
   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getExtSym(MCE.getCurrentPCOffset(),
-          isPCRelative ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_absolute_word, ES));
-  MCE.emitWordLE(0);
+                                                 Reloc, ES, RelocCST));
+  if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
+    MCE.emitDWordLE(0);
+  else
+    MCE.emitWordLE(0);
 }
 
-/// N86 namespace - Native X86 Register numbers... used by X86 backend.
-///
-namespace N86 {
-  enum {
-    EAX = 0, ECX = 1, EDX = 2, EBX = 3, ESP = 4, EBP = 5, ESI = 6, EDI = 7
-  };
+/// emitConstPoolAddress - Arrange for the address of an constant pool
+/// to be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
+/// relative.
+void Emitter::emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc,
+                                   intptr_t Disp /* = 0 */,
+                                   intptr_t PCAdj /* = 0 */) {
+  intptr_t RelocCST = 0;
+  if (Reloc == X86::reloc_picrel_word)
+    RelocCST = PICBaseOffset;
+  else if (Reloc == X86::reloc_pcrel_word)
+    RelocCST = PCAdj;
+  MCE.addRelocation(MachineRelocation::getConstPool(MCE.getCurrentPCOffset(),
+                                                    Reloc, CPI, RelocCST));
+  // The relocated value will be added to the displacement
+  if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
+    MCE.emitDWordLE(Disp);
+  else
+    MCE.emitWordLE((int32_t)Disp);
 }
 
+/// emitJumpTableAddress - Arrange for the address of a jump table to
+/// be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
+/// relative.
+void Emitter::emitJumpTableAddress(unsigned JTI, unsigned Reloc,
+                                   intptr_t PCAdj /* = 0 */) {
+  intptr_t RelocCST = 0;
+  if (Reloc == X86::reloc_picrel_word)
+    RelocCST = PICBaseOffset;
+  else if (Reloc == X86::reloc_pcrel_word)
+    RelocCST = PCAdj;
+  MCE.addRelocation(MachineRelocation::getJumpTable(MCE.getCurrentPCOffset(),
+                                                    Reloc, JTI, RelocCST));
+  // The relocated value will be added to the displacement
+  if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
+    MCE.emitDWordLE(0);
+  else
+    MCE.emitWordLE(0);
+}
 
-// getX86RegNum - This function maps LLVM register identifiers to their X86
-// specific numbering, which is used in various places encoding instructions.
-//
-static unsigned getX86RegNum(unsigned RegNo) {
-  switch(RegNo) {
-  case X86::EAX: case X86::AX: case X86::AL: return N86::EAX;
-  case X86::ECX: case X86::CX: case X86::CL: return N86::ECX;
-  case X86::EDX: case X86::DX: case X86::DL: return N86::EDX;
-  case X86::EBX: case X86::BX: case X86::BL: return N86::EBX;
-  case X86::ESP: case X86::SP: case X86::AH: return N86::ESP;
-  case X86::EBP: case X86::BP: case X86::CH: return N86::EBP;
-  case X86::ESI: case X86::SI: case X86::DH: return N86::ESI;
-  case X86::EDI: case X86::DI: case X86::BH: return N86::EDI;
-
-  case X86::ST0: case X86::ST1: case X86::ST2: case X86::ST3:
-  case X86::ST4: case X86::ST5: case X86::ST6: case X86::ST7:
-    return RegNo-X86::ST0;
-
-  case X86::XMM0: case X86::XMM1: case X86::XMM2: case X86::XMM3:
-  case X86::XMM4: case X86::XMM5: case X86::XMM6: case X86::XMM7:
-    return RegNo-X86::XMM0;
-
-  default:
-    assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(RegNo) &&
-           "Unknown physical register!");
-    assert(0 && "Register allocator hasn't allocated reg correctly yet!");
-    return 0;
-  }
+unsigned Emitter::getX86RegNum(unsigned RegNo) const {
+  return II->getRegisterInfo().getX86RegNum(RegNo);
 }
 
 inline static unsigned char ModRMByte(unsigned Mod, unsigned RegOpcode,
@@ -194,12 +240,16 @@ void Emitter::emitRegModRMByte(unsigned ModRMReg, unsigned RegOpcodeFld){
   MCE.emitByte(ModRMByte(3, RegOpcodeFld, getX86RegNum(ModRMReg)));
 }
 
+void Emitter::emitRegModRMByte(unsigned RegOpcodeFld) {
+  MCE.emitByte(ModRMByte(3, RegOpcodeFld, 0));
+}
+
 void Emitter::emitSIBByte(unsigned SS, unsigned Index, unsigned Base) {
   // SIB byte is in the same format as the ModRMByte...
   MCE.emitByte(ModRMByte(SS, Index, Base));
 }
 
-void Emitter::emitConstant(unsigned Val, unsigned Size) {
+void Emitter::emitConstant(uint64_t Val, unsigned Size) {
   // Output the constant in little endian byte order...
   for (unsigned i = 0; i != Size; ++i) {
     MCE.emitByte(Val & 255);
@@ -213,8 +263,15 @@ static bool isDisp8(int Value) {
   return Value == (signed char)Value;
 }
 
+bool Emitter::gvNeedsNonLazyPtr(const GlobalValue *GV) {
+  // For Darwin, simulate the linktime GOT by using the same non-lazy-pointer
+  // mechanism as 32-bit mode.
+  return (!Is64BitMode || TM.getSubtarget<X86Subtarget>().isTargetDarwin()) &&
+    TM.getSubtarget<X86Subtarget>().GVRequiresExtraLoad(GV, TM, false);
+}
+
 void Emitter::emitDisplacementField(const MachineOperand *RelocOp,
-                                    int DispVal) {
+                                    int DispVal, intptr_t PCAdj) {
   // If this is a simple integer displacement that doesn't require a relocation,
   // emit it now.
   if (!RelocOp) {
@@ -224,27 +281,52 @@ void Emitter::emitDisplacementField(const MachineOperand *RelocOp,
   
   // Otherwise, this is something that requires a relocation.  Emit it as such
   // now.
-  if (RelocOp->isGlobalAddress()) {
-    emitGlobalAddressForPtr(RelocOp->getGlobal(), RelocOp->getOffset());
+  if (RelocOp->isGlobal()) {
+    // In 64-bit static small code model, we could potentially emit absolute.
+    // But it's probably not beneficial.
+    //  89 05 00 00 00 00     mov    %eax,0(%rip)  # PC-relative
+    //  89 04 25 00 00 00 00  mov    %eax,0x0      # Absolute
+    unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
+      : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
+    bool NeedStub = isa<Function>(RelocOp->getGlobal());
+    bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(RelocOp->getGlobal());
+    emitGlobalAddress(RelocOp->getGlobal(), rt, RelocOp->getOffset(),
+                      PCAdj, NeedStub, Indirect);
+  } else if (RelocOp->isCPI()) {
+    unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_picrel_word;
+    emitConstPoolAddress(RelocOp->getIndex(), rt,
+                         RelocOp->getOffset(), PCAdj);
+  } else if (RelocOp->isJTI()) {
+    unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_picrel_word;
+    emitJumpTableAddress(RelocOp->getIndex(), rt, PCAdj);
   } else {
     assert(0 && "Unknown value to relocate!");
   }
 }
 
 void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
-                               unsigned Op, unsigned RegOpcodeField) {
+                               unsigned Op, unsigned RegOpcodeField,
+                               intptr_t PCAdj) {
   const MachineOperand &Op3 = MI.getOperand(Op+3);
   int DispVal = 0;
   const MachineOperand *DispForReloc = 0;
   
   // Figure out what sort of displacement we have to handle here.
-  if (Op3.isGlobalAddress()) {
+  if (Op3.isGlobal()) {
     DispForReloc = &Op3;
-  } else if (Op3.isConstantPoolIndex()) {
-    DispVal += MCE.getConstantPoolEntryAddress(Op3.getConstantPoolIndex());
-    DispVal += Op3.getOffset();
-  } else if (Op3.isJumpTableIndex()) {
-    DispVal += MCE.getJumpTableEntryAddress(Op3.getJumpTableIndex());
+  } else if (Op3.isCPI()) {
+    if (Is64BitMode || IsPIC) {
+      DispForReloc = &Op3;
+    } else {
+      DispVal += MCE.getConstantPoolEntryAddress(Op3.getIndex());
+      DispVal += Op3.getOffset();
+    }
+  } else if (Op3.isJTI()) {
+    if (Is64BitMode || IsPIC) {
+      DispForReloc = &Op3;
+    } else {
+      DispVal += MCE.getJumpTableEntryAddress(Op3.getIndex());
+    }
   } else {
     DispVal = Op3.getImm();
   }
@@ -256,12 +338,13 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
   unsigned BaseReg = Base.getReg();
 
   // Is a SIB byte needed?
-  if (IndexReg.getReg() == 0 && BaseReg != X86::ESP) {
+  if ((!Is64BitMode || DispForReloc) && IndexReg.getReg() == 0 &&
+      (BaseReg == 0 || getX86RegNum(BaseReg) != N86::ESP)) {
     if (BaseReg == 0) {  // Just a displacement?
       // Emit special case [disp32] encoding
       MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 5));
       
-      emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal);
+      emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj);
     } else {
       unsigned BaseRegNo = getX86RegNum(BaseReg);
       if (!DispForReloc && DispVal == 0 && BaseRegNo != N86::EBP) {
@@ -274,12 +357,13 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
       } else {
         // Emit the most general non-SIB encoding: [REG+disp32]
         MCE.emitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, BaseRegNo));
-        emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal);
+        emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj);
       }
     }
 
   } else {  // We need a SIB byte, so start by outputting the ModR/M byte first
-    assert(IndexReg.getReg() != X86::ESP && "Cannot use ESP as index reg!");
+    assert(IndexReg.getReg() != X86::ESP &&
+           IndexReg.getReg() != X86::RSP && "Cannot use ESP as index reg!");
 
     bool ForceDisp32 = false;
     bool ForceDisp8  = false;
@@ -292,7 +376,7 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
       // Emit the normal disp32 encoding.
       MCE.emitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, 4));
       ForceDisp32 = true;
-    } else if (DispVal == 0 && BaseReg != X86::EBP) {
+    } else if (DispVal == 0 && getX86RegNum(BaseReg) != N86::EBP) {
       // Emit no displacement ModR/M byte
       MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 4));
     } else if (isDisp8(DispVal)) {
@@ -311,8 +395,12 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
     if (BaseReg == 0) {
       // Handle the SIB byte for the case where there is no base.  The
       // displacement has already been output.
-      assert(IndexReg.getReg() && "Index register must be specified!");
-      emitSIBByte(SS, getX86RegNum(IndexReg.getReg()), 5);
+      unsigned IndexRegNo;
+      if (IndexReg.getReg())
+        IndexRegNo = getX86RegNum(IndexReg.getReg());
+      else
+        IndexRegNo = 4;   // For example [ESP+1*<noreg>+4]
+      emitSIBByte(SS, IndexRegNo, 5);
     } else {
       unsigned BaseRegNo = getX86RegNum(BaseReg);
       unsigned IndexRegNo;
@@ -327,101 +415,187 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
     if (ForceDisp8) {
       emitConstant(DispVal, 1);
     } else if (DispVal != 0 || ForceDisp32) {
-      emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal);
+      emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj);
     }
   }
 }
 
-static unsigned sizeOfImm(const TargetInstrDescriptor &Desc) {
-  switch (Desc.TSFlags & X86II::ImmMask) {
-  case X86II::Imm8:   return 1;
-  case X86II::Imm16:  return 2;
-  case X86II::Imm32:  return 4;
-  default: assert(0 && "Immediate size not set!");
-    return 0;
-  }
-}
+void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI,
+                              const TargetInstrDesc *Desc) {
+  DOUT << MI;
+
+  unsigned Opcode = Desc->Opcode;
 
-void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI) {
-  NumEmitted++;  // Keep track of the # of mi's emitted
+  // Emit the lock opcode prefix as needed.
+  if (Desc->TSFlags & X86II::LOCK) MCE.emitByte(0xF0);
 
-  unsigned Opcode = MI.getOpcode();
-  const TargetInstrDescriptor &Desc = II->get(Opcode);
+  // Emit segment override opcode prefix as needed.
+  switch (Desc->TSFlags & X86II::SegOvrMask) {
+  case X86II::FS:
+    MCE.emitByte(0x64);
+    break;
+  case X86II::GS:
+    MCE.emitByte(0x65);
+    break;
+  default: assert(0 && "Invalid segment!");
+  case 0: break;  // No segment override!
+  }
 
   // Emit the repeat opcode prefix as needed.
-  if ((Desc.TSFlags & X86II::Op0Mask) == X86II::REP) MCE.emitByte(0xF3);
+  if ((Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) == X86II::REP) MCE.emitByte(0xF3);
 
   // Emit the operand size opcode prefix as needed.
-  if (Desc.TSFlags & X86II::OpSize) MCE.emitByte(0x66);
+  if (Desc->TSFlags & X86II::OpSize) MCE.emitByte(0x66);
 
-  switch (Desc.TSFlags & X86II::Op0Mask) {
-  case X86II::TB:
-    MCE.emitByte(0x0F);   // Two-byte opcode prefix
+  // Emit the address size opcode prefix as needed.
+  if (Desc->TSFlags & X86II::AdSize) MCE.emitByte(0x67);
+
+  bool Need0FPrefix = false;
+  switch (Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) {
+  case X86II::TB:  // Two-byte opcode prefix
+  case X86II::T8:  // 0F 38
+  case X86II::TA:  // 0F 3A
+    Need0FPrefix = true;
     break;
   case X86II::REP: break; // already handled.
   case X86II::XS:   // F3 0F
     MCE.emitByte(0xF3);
-    MCE.emitByte(0x0F);
+    Need0FPrefix = true;
     break;
   case X86II::XD:   // F2 0F
     MCE.emitByte(0xF2);
-    MCE.emitByte(0x0F);
+    Need0FPrefix = true;
     break;
   case X86II::D8: case X86II::D9: case X86II::DA: case X86II::DB:
   case X86II::DC: case X86II::DD: case X86II::DE: case X86II::DF:
     MCE.emitByte(0xD8+
-                 (((Desc.TSFlags & X86II::Op0Mask)-X86II::D8)
+                 (((Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask)-X86II::D8)
                                    >> X86II::Op0Shift));
     break; // Two-byte opcode prefix
   default: assert(0 && "Invalid prefix!");
   case 0: break;  // No prefix!
   }
 
+  if (Is64BitMode) {
+    // REX prefix
+    unsigned REX = X86InstrInfo::determineREX(MI);
+    if (REX)
+      MCE.emitByte(0x40 | REX);
+  }
+
+  // 0x0F escape code must be emitted just before the opcode.
+  if (Need0FPrefix)
+    MCE.emitByte(0x0F);
+
+  switch (Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) {
+  case X86II::T8:  // 0F 38
+    MCE.emitByte(0x38);
+    break;
+  case X86II::TA:    // 0F 3A
+    MCE.emitByte(0x3A);
+    break;
+  }
+
   // If this is a two-address instruction, skip one of the register operands.
+  unsigned NumOps = Desc->getNumOperands();
   unsigned CurOp = 0;
-  CurOp += (Desc.Flags & M_2_ADDR_FLAG) != 0;
-  
-  unsigned char BaseOpcode = II->getBaseOpcodeFor(Opcode);
-  switch (Desc.TSFlags & X86II::FormMask) {
+  if (NumOps > 1 && Desc->getOperandConstraint(1, TOI::TIED_TO) != -1)
+    ++CurOp;
+  else if (NumOps > 2 && Desc->getOperandConstraint(NumOps-1, TOI::TIED_TO)== 0)
+    // Skip the last source operand that is tied_to the dest reg. e.g. LXADD32
+    --NumOps;
+
+  unsigned char BaseOpcode = II->getBaseOpcodeFor(Desc);
+  switch (Desc->TSFlags & X86II::FormMask) {
   default: assert(0 && "Unknown FormMask value in X86 MachineCodeEmitter!");
   case X86II::Pseudo:
-#ifndef NDEBUG
+    // Remember the current PC offset, this is the PIC relocation
+    // base address.
     switch (Opcode) {
     default: 
       assert(0 && "psuedo instructions should be removed before code emission");
-    case TargetInstrInfo::INLINEASM:
-      std::cerr << "JIT does not support inline asm!\n";
-      abort();
-    case X86::IMPLICIT_USE:
-    case X86::IMPLICIT_DEF:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_GR8:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_GR16:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_GR32:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_FR32:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_FR64:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_VR64:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_VR128:
+      break;
+    case TargetInstrInfo::INLINEASM: {
+      // We allow inline assembler nodes with empty bodies - they can
+      // implicitly define registers, which is ok for JIT.
+      if (MI.getOperand(0).getSymbolName()[0]) {
+        assert(0 && "JIT does not support inline asm!\n");
+        abort();
+      }
+      break;
+    }
+    case TargetInstrInfo::DBG_LABEL:
+    case TargetInstrInfo::EH_LABEL:
+      MCE.emitLabel(MI.getOperand(0).getImm());
+      break;
+    case TargetInstrInfo::IMPLICIT_DEF:
+    case TargetInstrInfo::DECLARE:
+    case X86::DWARF_LOC:
     case X86::FP_REG_KILL:
       break;
+    case X86::TLS_tp: {
+      MCE.emitByte(BaseOpcode);
+      unsigned RegOpcodeField = getX86RegNum(MI.getOperand(0).getReg());
+      MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 5));
+      emitConstant(0, 4);
+      break;
+    }
+    case X86::TLS_gs_ri: {
+      MCE.emitByte(BaseOpcode);
+      unsigned RegOpcodeField = getX86RegNum(MI.getOperand(0).getReg());
+      MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 5));
+      GlobalValue* GV = MI.getOperand(1).getGlobal();
+      unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
+        : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
+      emitGlobalAddress(GV, rt);
+      break;
+    }
+    case X86::MOVPC32r: {
+      // This emits the "call" portion of this pseudo instruction.
+      MCE.emitByte(BaseOpcode);
+      emitConstant(0, X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
+      // Remember PIC base.
+      PICBaseOffset = (intptr_t) MCE.getCurrentPCOffset();
+      X86JITInfo *JTI = TM.getJITInfo();
+      JTI->setPICBase(MCE.getCurrentPCValue());
+      break;
+    }
     }
-#endif
-    CurOp = MI.getNumOperands();
+    CurOp = NumOps;
     break;
-
   case X86II::RawFrm:
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    if (CurOp != MI.getNumOperands()) {
+
+    if (CurOp != NumOps) {
       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(CurOp++);
-      if (MO.isMachineBasicBlock()) {
-        emitPCRelativeBlockAddress(MO.getMachineBasicBlock());
-      } else if (MO.isGlobalAddress()) {
-        bool isTailCall = Opcode == X86::TAILJMPd ||
-                          Opcode == X86::TAILJMPr || Opcode == X86::TAILJMPm;
-        emitGlobalAddressForCall(MO.getGlobal(), isTailCall);
-      } else if (MO.isExternalSymbol()) {
-        emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), true);
-      } else if (MO.isImmediate()) {
-        emitConstant(MO.getImm(), sizeOfImm(Desc));
+
+      DOUT << "RawFrm CurOp " << CurOp << "\n";
+      DOUT << "isMBB " << MO.isMBB() << "\n";
+      DOUT << "isGlobal " << MO.isGlobal() << "\n";
+      DOUT << "isSymbol " << MO.isSymbol() << "\n";
+      DOUT << "isImm " << MO.isImm() << "\n";
+
+      if (MO.isMBB()) {
+        emitPCRelativeBlockAddress(MO.getMBB());
+      } else if (MO.isGlobal()) {
+        // Assume undefined functions may be outside the Small codespace.
+        bool NeedStub = 
+          (Is64BitMode && 
+              (TM.getCodeModel() == CodeModel::Large ||
+               TM.getSubtarget<X86Subtarget>().isTargetDarwin())) ||
+          Opcode == X86::TAILJMPd;
+        emitGlobalAddress(MO.getGlobal(), X86::reloc_pcrel_word,
+                          MO.getOffset(), 0, NeedStub);
+      } else if (MO.isSymbol()) {
+        emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), X86::reloc_pcrel_word);
+      } else if (MO.isImm()) {
+        if (Opcode == X86::CALLpcrel32 || Opcode == X86::CALL64pcrel32) {
+          // Fix up immediate operand for pc relative calls.
+          intptr_t Imm = (intptr_t)MO.getImm();
+          Imm = Imm - MCE.getCurrentPCValue() - 4;
+          emitConstant(Imm, X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
+        } else
+          emitConstant(MO.getImm(), X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
       } else {
         assert(0 && "Unknown RawFrm operand!");
       }
@@ -431,22 +605,28 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI) {
   case X86II::AddRegFrm:
     MCE.emitByte(BaseOpcode + getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp++).getReg()));
     
-    if (CurOp != MI.getNumOperands()) {
+    if (CurOp != NumOps) {
       const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(CurOp++);
-      if (MO1.isGlobalAddress()) {
-        assert(sizeOfImm(Desc) == 4 &&
-               "Don't know how to emit non-pointer values!");
-        emitGlobalAddressForPtr(MO1.getGlobal(), MO1.getOffset());
-      } else if (MO1.isExternalSymbol()) {
-        assert(sizeOfImm(Desc) == 4 &&
-               "Don't know how to emit non-pointer values!");
-        emitExternalSymbolAddress(MO1.getSymbolName(), false);
-      } else if (MO1.isJumpTableIndex()) {
-        assert(sizeOfImm(Desc) == 4 &&
-               "Don't know how to emit non-pointer values!");
-        emitConstant(MCE.getJumpTableEntryAddress(MO1.getJumpTableIndex()), 4);
-      } else {
-        emitConstant(MO1.getImm(), sizeOfImm(Desc));
+      unsigned Size = X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc);
+      if (MO1.isImm())
+        emitConstant(MO1.getImm(), Size);
+      else {
+        unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
+          : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
+        // This should not occur on Darwin for relocatable objects.
+        if (Opcode == X86::MOV64ri)
+          rt = X86::reloc_absolute_dword;  // FIXME: add X86II flag?
+        if (MO1.isGlobal()) {
+          bool NeedStub = isa<Function>(MO1.getGlobal());
+          bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(MO1.getGlobal());
+          emitGlobalAddress(MO1.getGlobal(), rt, MO1.getOffset(), 0,
+                            NeedStub, Indirect);
+        } else if (MO1.isSymbol())
+          emitExternalSymbolAddress(MO1.getSymbolName(), rt);
+        else if (MO1.isCPI())
+          emitConstPoolAddress(MO1.getIndex(), rt);
+        else if (MO1.isJTI())
+          emitJumpTableAddress(MO1.getIndex(), rt);
       }
     }
     break;
@@ -456,67 +636,117 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI) {
     emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp).getReg(),
                      getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp+1).getReg()));
     CurOp += 2;
-    if (CurOp != MI.getNumOperands())
-      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
+    if (CurOp != NumOps)
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
     break;
   }
-  case X86II::MRMDestMem:
+  case X86II::MRMDestMem: {
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
     emitMemModRMByte(MI, CurOp, getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp+4).getReg()));
     CurOp += 5;
-    if (CurOp != MI.getNumOperands())
-      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
+    if (CurOp != NumOps)
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
     break;
+  }
 
   case X86II::MRMSrcReg:
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
     emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp+1).getReg(),
                      getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()));
     CurOp += 2;
-    if (CurOp != MI.getNumOperands())
-      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
+    if (CurOp != NumOps)
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
     break;
 
-  case X86II::MRMSrcMem:
+  case X86II::MRMSrcMem: {
+    intptr_t PCAdj = (CurOp+5 != NumOps) ? X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc) : 0;
+
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitMemModRMByte(MI, CurOp+1, getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()));
+    emitMemModRMByte(MI, CurOp+1, getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()),
+                     PCAdj);
     CurOp += 5;
-    if (CurOp != MI.getNumOperands())
-      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
+    if (CurOp != NumOps)
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
     break;
+  }
 
   case X86II::MRM0r: case X86II::MRM1r:
   case X86II::MRM2r: case X86II::MRM3r:
   case X86II::MRM4r: case X86II::MRM5r:
-  case X86II::MRM6r: case X86II::MRM7r:
+  case X86II::MRM6r: case X86II::MRM7r: {
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp++).getReg(),
-                     (Desc.TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0r);
 
-    if (CurOp != MI.getNumOperands())
-      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
+    // Special handling of lfence and mfence. 
+    if (Desc->getOpcode() == X86::LFENCE ||
+        Desc->getOpcode() == X86::MFENCE)
+      emitRegModRMByte((Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0r);
+    else
+      emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp++).getReg(),
+                       (Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0r);
+
+    if (CurOp != NumOps) {
+      const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(CurOp++);
+      unsigned Size = X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc);
+      if (MO1.isImm())
+        emitConstant(MO1.getImm(), Size);
+      else {
+        unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
+          : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
+        if (Opcode == X86::MOV64ri32)
+          rt = X86::reloc_absolute_word;  // FIXME: add X86II flag?
+        if (MO1.isGlobal()) {
+          bool NeedStub = isa<Function>(MO1.getGlobal());
+          bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(MO1.getGlobal());
+          emitGlobalAddress(MO1.getGlobal(), rt, MO1.getOffset(), 0,
+                            NeedStub, Indirect);
+        } else if (MO1.isSymbol())
+          emitExternalSymbolAddress(MO1.getSymbolName(), rt);
+        else if (MO1.isCPI())
+          emitConstPoolAddress(MO1.getIndex(), rt);
+        else if (MO1.isJTI())
+          emitJumpTableAddress(MO1.getIndex(), rt);
+      }
+    }
     break;
+  }
 
   case X86II::MRM0m: case X86II::MRM1m:
   case X86II::MRM2m: case X86II::MRM3m:
   case X86II::MRM4m: case X86II::MRM5m:
-  case X86II::MRM6m: case X86II::MRM7m:
+  case X86II::MRM6m: case X86II::MRM7m: {
+    intptr_t PCAdj = (CurOp+4 != NumOps) ?
+      (MI.getOperand(CurOp+4).isImm() ? X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc) : 4) : 0;
+
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitMemModRMByte(MI, CurOp, (Desc.TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0m);
+    emitMemModRMByte(MI, CurOp, (Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0m,
+                     PCAdj);
     CurOp += 4;
 
-    if (CurOp != MI.getNumOperands()) {
+    if (CurOp != NumOps) {
       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(CurOp++);
-      if (MO.isImmediate())
-        emitConstant(MO.getImm(), sizeOfImm(Desc));
-      else if (MO.isGlobalAddress())
-        emitGlobalAddressForPtr(MO.getGlobal(), MO.getOffset());
-      else if (MO.isJumpTableIndex())
-        emitConstant(MCE.getJumpTableEntryAddress(MO.getJumpTableIndex()), 4);
-      else
-        assert(0 && "Unknown operand!");
+      unsigned Size = X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc);
+      if (MO.isImm())
+        emitConstant(MO.getImm(), Size);
+      else {
+        unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
+          : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
+        if (Opcode == X86::MOV64mi32)
+          rt = X86::reloc_absolute_word;  // FIXME: add X86II flag?
+        if (MO.isGlobal()) {
+          bool NeedStub = isa<Function>(MO.getGlobal());
+          bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(MO.getGlobal());
+          emitGlobalAddress(MO.getGlobal(), rt, MO.getOffset(), 0,
+                            NeedStub, Indirect);
+        } else if (MO.isSymbol())
+          emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), rt);
+        else if (MO.isCPI())
+          emitConstPoolAddress(MO.getIndex(), rt);
+        else if (MO.isJTI())
+          emitJumpTableAddress(MO.getIndex(), rt);
+      }
     }
     break;
+  }
 
   case X86II::MRMInitReg:
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
@@ -527,6 +757,10 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI) {
     break;
   }
 
-  if ((Desc.Flags & M_VARIABLE_OPS) == 0)
-    assert(CurOp == MI.getNumOperands() && "Unknown encoding!");
+  if (!Desc->isVariadic() && CurOp != NumOps) {
+    cerr << "Cannot encode: ";
+    MI.dump();
+    cerr << '\n';
+    abort();
+  }
 }