1) Proper emit displacements for x86, using absolute relocations where necessary
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86CodeEmitter.cpp
index 894726cf35f755d9f585abed942b52318dd44d62..8b60b86a561fde634f41c0eaa86f7ac359e7d64b 100644 (file)
@@ -21,6 +21,8 @@
 #include "X86.h"
 #include "llvm/PassManager.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
+#include "llvm/CodeGen/JITCodeEmitter.h"
+#include "llvm/CodeGen/ObjectCodeEmitter.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumEmitted, "Number of machine instructions emitted");
 
 namespace {
+template<class CodeEmitter>
   class VISIBILITY_HIDDEN Emitter : public MachineFunctionPass {
     const X86InstrInfo  *II;
     const TargetData    *TD;
-    TargetMachine       &TM;
-    MachineCodeEmitter  &MCE;
+    X86TargetMachine    &TM;
+    CodeEmitter         &MCE;
     intptr_t PICBaseOffset;
     bool Is64BitMode;
     bool IsPIC;
   public:
     static char ID;
-    explicit Emitter(TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce)
-      : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID), II(0), TD(0), TM(tm), 
+    explicit Emitter(X86TargetMachine &tm, CodeEmitter &mce)
+      : MachineFunctionPass(&ID), II(0), TD(0), TM(tm), 
       MCE(mce), PICBaseOffset(0), Is64BitMode(false),
       IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
-    Emitter(TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce,
+    Emitter(X86TargetMachine &tm, CodeEmitter &mce,
             const X86InstrInfo &ii, const TargetData &td, bool is64)
-      : MachineFunctionPass((intptr_t)&ID), II(&ii), TD(&td), TM(tm), 
+      : MachineFunctionPass(&ID), II(&ii), TD(&td), TM(tm), 
       MCE(mce), PICBaseOffset(0), Is64BitMode(is64),
       IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
 
@@ -64,6 +70,7 @@ namespace {
                          const TargetInstrDesc *Desc);
     
     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.setPreservesAll();
       AU.addRequired<MachineModuleInfo>();
       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
     }
@@ -71,18 +78,19 @@ namespace {
   private:
     void emitPCRelativeBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB);
     void emitGlobalAddress(GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
-                           int Disp = 0, intptr_t PCAdj = 0,
-                           bool NeedStub = false, bool IsLazy = false);
+                           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, int Disp = 0,
+    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);
+                               intptr_t Adj = 0, bool IsPCRel = true);
 
     void emitRegModRMByte(unsigned ModRMReg, unsigned RegOpcodeField);
+    void emitRegModRMByte(unsigned RegOpcodeField);
     void emitSIBByte(unsigned SS, unsigned Index, unsigned Base);
     void emitConstant(uint64_t Val, unsigned Size);
 
@@ -91,33 +99,41 @@ namespace {
                           intptr_t PCAdj = 0);
 
     unsigned getX86RegNum(unsigned RegNo) const;
-    bool isX86_64ExtendedReg(const MachineOperand &MO);
-    unsigned determineREX(const MachineInstr &MI);
-
-    bool gvNeedsLazyPtr(const GlobalValue *GV);
   };
-  char Emitter::ID = 0;
+
+template<class CodeEmitter>
+  char Emitter<CodeEmitter>::ID = 0;
 }
 
 /// createX86CodeEmitterPass - Return a pass that emits the collected X86 code
-/// to the specified MCE object.
+/// to the specified templated MachineCodeEmitter object.
+
 FunctionPass *llvm::createX86CodeEmitterPass(X86TargetMachine &TM,
                                              MachineCodeEmitter &MCE) {
-  return new Emitter(TM, MCE);
+  return new Emitter<MachineCodeEmitter>(TM, MCE);
+}
+FunctionPass *llvm::createX86JITCodeEmitterPass(X86TargetMachine &TM,
+                                                JITCodeEmitter &JCE) {
+  return new Emitter<JITCodeEmitter>(TM, JCE);
+}
+FunctionPass *llvm::createX86ObjectCodeEmitterPass(X86TargetMachine &TM,
+                                                   ObjectCodeEmitter &OCE) {
+  return new Emitter<ObjectCodeEmitter>(TM, OCE);
 }
 
-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!");
-  
+template<class CodeEmitter>
+bool Emitter<CodeEmitter>::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   MCE.setModuleInfo(&getAnalysis<MachineModuleInfo>());
   
-  II = ((X86TargetMachine&)TM).getInstrInfo();
-  TD = ((X86TargetMachine&)TM).getTargetData();
+  II = TM.getInstrInfo();
+  TD = TM.getTargetData();
   Is64BitMode = TM.getSubtarget<X86Subtarget>().is64Bit();
+  IsPIC = TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_;
   
   do {
+    DEBUG(errs() << "JITTing function '" 
+          << MF.getFunction()->getName() << "'\n");
     MCE.startFunction(MF);
     for (MachineFunction::iterator MBB = MF.begin(), E = MF.end(); 
          MBB != E; ++MBB) {
@@ -141,7 +157,8 @@ bool Emitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 /// necessary to resolve the address of this block later and emits a dummy
 /// value.
 ///
-void Emitter::emitPCRelativeBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB) {
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::emitPCRelativeBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB) {
   // Remember where this reference was and where it is to so we can
   // deal with it later.
   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getBB(MCE.getCurrentPCOffset(),
@@ -152,43 +169,51 @@ void Emitter::emitPCRelativeBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB) {
 /// emitGlobalAddress - Emit the specified address to the code stream assuming
 /// this is part of a "take the address of a global" instruction.
 ///
-void Emitter::emitGlobalAddress(GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
-                                int Disp /* = 0 */, intptr_t PCAdj /* = 0 */,
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::emitGlobalAddress(GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
+                                intptr_t Disp /* = 0 */,
+                                intptr_t PCAdj /* = 0 */,
                                 bool NeedStub /* = false */,
-                                bool isLazy /* = false */) {
-  intptr_t RelocCST = 0;
+                                bool Indirect /* = false */) {
+  intptr_t RelocCST = Disp;
   if (Reloc == X86::reloc_picrel_word)
     RelocCST = PICBaseOffset;
   else if (Reloc == X86::reloc_pcrel_word)
     RelocCST = PCAdj;
-  MachineRelocation MR = isLazy 
-    ? MachineRelocation::getGVLazyPtr(MCE.getCurrentPCOffset(), Reloc,
-                                      GV, RelocCST, NeedStub)
+  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.emitWordLE(0);
-  MCE.emitWordLE(Disp); // The relocated value will be added to the displacement
+    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, unsigned Reloc) {
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::emitExternalSymbolAddress(const char *ES,
+                                                     unsigned Reloc) {
   intptr_t RelocCST = (Reloc == X86::reloc_picrel_word) ? PICBaseOffset : 0;
   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getExtSym(MCE.getCurrentPCOffset(),
                                                  Reloc, ES, RelocCST));
   if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
+    MCE.emitDWordLE(0);
+  else
     MCE.emitWordLE(0);
-  MCE.emitWordLE(0);
 }
 
 /// 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,
-                                   int Disp /* = 0 */,
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc,
+                                   intptr_t Disp /* = 0 */,
                                    intptr_t PCAdj /* = 0 */) {
   intptr_t RelocCST = 0;
   if (Reloc == X86::reloc_picrel_word)
@@ -197,15 +222,18 @@ void Emitter::emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc,
     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.emitWordLE(0);
-  MCE.emitWordLE(Disp); // The relocated value will be added to the displacement
+    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,
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::emitJumpTableAddress(unsigned JTI, unsigned Reloc,
                                    intptr_t PCAdj /* = 0 */) {
   intptr_t RelocCST = 0;
   if (Reloc == X86::reloc_picrel_word)
@@ -214,13 +242,16 @@ void Emitter::emitJumpTableAddress(unsigned JTI, unsigned Reloc,
     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);
-  MCE.emitWordLE(0); // The relocated value will be added to the displacement
 }
 
-unsigned Emitter::getX86RegNum(unsigned RegNo) const {
-  return ((const X86RegisterInfo&)II->getRegisterInfo()).getX86RegNum(RegNo);
+template<class CodeEmitter>
+unsigned Emitter<CodeEmitter>::getX86RegNum(unsigned RegNo) const {
+  return II->getRegisterInfo().getX86RegNum(RegNo);
 }
 
 inline static unsigned char ModRMByte(unsigned Mod, unsigned RegOpcode,
@@ -229,16 +260,27 @@ inline static unsigned char ModRMByte(unsigned Mod, unsigned RegOpcode,
   return RM | (RegOpcode << 3) | (Mod << 6);
 }
 
-void Emitter::emitRegModRMByte(unsigned ModRMReg, unsigned RegOpcodeFld){
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::emitRegModRMByte(unsigned ModRMReg,
+                                            unsigned RegOpcodeFld){
   MCE.emitByte(ModRMByte(3, RegOpcodeFld, getX86RegNum(ModRMReg)));
 }
 
-void Emitter::emitSIBByte(unsigned SS, unsigned Index, unsigned Base) {
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::emitRegModRMByte(unsigned RegOpcodeFld) {
+  MCE.emitByte(ModRMByte(3, RegOpcodeFld, 0));
+}
+
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::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(uint64_t Val, unsigned Size) {
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::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);
@@ -252,46 +294,64 @@ static bool isDisp8(int Value) {
   return Value == (signed char)Value;
 }
 
-bool Emitter::gvNeedsLazyPtr(const GlobalValue *GV) {
-  return !Is64BitMode && 
-    TM.getSubtarget<X86Subtarget>().GVRequiresExtraLoad(GV, TM, false);
+static bool gvNeedsNonLazyPtr(const MachineOperand &GVOp,
+                              const TargetMachine &TM) {
+  // For Darwin-64, simulate the linktime GOT by using the same non-lazy-pointer
+  // mechanism as 32-bit mode.
+  if (TM.getSubtarget<X86Subtarget>().is64Bit() && 
+      !TM.getSubtarget<X86Subtarget>().isTargetDarwin())
+    return false;
+  
+  // Return true if this is a reference to a stub containing the address of the
+  // global, not the global itself.
+  return isGlobalStubReference(GVOp.getTargetFlags());
 }
 
-void Emitter::emitDisplacementField(const MachineOperand *RelocOp,
-                                    int DispVal, intptr_t PCAdj) {
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::emitDisplacementField(const MachineOperand *RelocOp,
+                                                 int DispVal,
+                                                 intptr_t Adj /* = 0 */,
+                                                 bool IsPCRel /* = true */) {
   // If this is a simple integer displacement that doesn't require a relocation,
   // emit it now.
   if (!RelocOp) {
     emitConstant(DispVal, 4);
     return;
   }
-  
+
   // Otherwise, this is something that requires a relocation.  Emit it as such
   // now.
-  if (RelocOp->isGlobalAddress()) {
+  if (RelocOp->isGlobal()) {
     // In 64-bit static small code model, we could potentially emit absolute.
-    // But it's probably not beneficial.
+    // But it's probably not beneficial. If the MCE supports using RIP directly
+    // do it, otherwise fallback to absolute (this is determined by IsPCRel). 
     //  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
+    unsigned rt = Is64BitMode ?
+      (IsPCRel ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_absolute_word_sext)
       : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
     bool NeedStub = isa<Function>(RelocOp->getGlobal());
-    bool isLazy = gvNeedsLazyPtr(RelocOp->getGlobal());
+    bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(*RelocOp, TM);
     emitGlobalAddress(RelocOp->getGlobal(), rt, RelocOp->getOffset(),
-                      PCAdj, NeedStub, isLazy);
-  } else if (RelocOp->isConstantPoolIndex()) {
-    unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_picrel_word;
+                      Adj, NeedStub, Indirect);
+  } else if (RelocOp->isCPI()) {
+    unsigned rt = Is64BitMode ?
+      (IsPCRel ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_absolute_word_sext)
+      : (IsPCRel ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
     emitConstPoolAddress(RelocOp->getIndex(), rt,
-                         RelocOp->getOffset(), PCAdj);
-  } else if (RelocOp->isJumpTableIndex()) {
-    unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_picrel_word;
-    emitJumpTableAddress(RelocOp->getIndex(), rt, PCAdj);
+                         RelocOp->getOffset(), Adj);
+  } else if (RelocOp->isJTI()) {
+    unsigned rt = Is64BitMode ?
+      (IsPCRel ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_absolute_word_sext)
+      : (IsPCRel ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
+    emitJumpTableAddress(RelocOp->getIndex(), rt, Adj);
   } else {
-    assert(0 && "Unknown value to relocate!");
+    llvm_unreachable("Unknown value to relocate!");
   }
 }
 
-void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
                                unsigned Op, unsigned RegOpcodeField,
                                intptr_t PCAdj) {
   const MachineOperand &Op3 = MI.getOperand(Op+3);
@@ -299,17 +359,17 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
   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()) {
-    if (Is64BitMode || IsPIC) {
+  } else if (Op3.isCPI()) {
+    if (!MCE.earlyResolveAddresses() || Is64BitMode || IsPIC) {
       DispForReloc = &Op3;
     } else {
       DispVal += MCE.getConstantPoolEntryAddress(Op3.getIndex());
       DispVal += Op3.getOffset();
     }
-  } else if (Op3.isJumpTableIndex()) {
-    if (Is64BitMode || IsPIC) {
+  } else if (Op3.isJTI()) {
+    if (!MCE.earlyResolveAddresses() || Is64BitMode || IsPIC) {
       DispForReloc = &Op3;
     } else {
       DispVal += MCE.getJumpTableEntryAddress(Op3.getIndex());
@@ -324,14 +384,23 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
 
   unsigned BaseReg = Base.getReg();
 
+  // Indicate that the displacement will use an pcrel or absolute reference
+  // by default. MCEs able to resolve addresses on-the-fly use pcrel by default
+  // while others, unless explicit asked to use RIP, use absolute references.
+  bool IsPCRel = MCE.earlyResolveAddresses() ? true : false;
+
   // Is a SIB byte needed?
-  if (IndexReg.getReg() == 0 &&
-      (BaseReg == 0 || getX86RegNum(BaseReg) != N86::ESP)) {
-    if (BaseReg == 0) {  // Just a displacement?
+  // If no BaseReg, issue a RIP relative instruction only if the MCE can 
+  // resolve addresses on-the-fly, otherwise use SIB (Intel Manual 2A, table
+  // 2-7) and absolute references.
+  if ((!Is64BitMode || DispForReloc || BaseReg != 0) &&
+      IndexReg.getReg() == 0 && 
+      ((BaseReg == 0 && MCE.earlyResolveAddresses()) || BaseReg == X86::RIP || 
+       (BaseReg != 0 && getX86RegNum(BaseReg) != N86::ESP))) {
+    if (BaseReg == 0 || BaseReg == X86::RIP) {  // Just a displacement?
       // Emit special case [disp32] encoding
       MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 5));
-      
-      emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj);
+      emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj, true);
     } else {
       unsigned BaseRegNo = getX86RegNum(BaseReg);
       if (!DispForReloc && DispVal == 0 && BaseRegNo != N86::EBP) {
@@ -344,7 +413,7 @@ 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, PCAdj);
+        emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj, IsPCRel);
       }
     }
 
@@ -380,10 +449,14 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
     unsigned SS = SSTable[Scale.getImm()];
 
     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);
+      // Handle the SIB byte for the case where there is no base, see Intel 
+      // Manual 2A, table 2-7. The displacement has already been output.
+      unsigned IndexRegNo;
+      if (IndexReg.getReg())
+        IndexRegNo = getX86RegNum(IndexReg.getReg());
+      else // Examples: [ESP+1*<noreg>+4] or [scaled idx]+disp32 (MOD=0,BASE=5)
+        IndexRegNo = 4;
+      emitSIBByte(SS, IndexRegNo, 5);
     } else {
       unsigned BaseRegNo = getX86RegNum(BaseReg);
       unsigned IndexRegNo;
@@ -398,147 +471,35 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
     if (ForceDisp8) {
       emitConstant(DispVal, 1);
     } else if (DispVal != 0 || ForceDisp32) {
-      emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj);
+      emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj, IsPCRel);
     }
   }
 }
 
-static unsigned sizeOfImm(const TargetInstrDesc *Desc) {
-  switch (Desc->TSFlags & X86II::ImmMask) {
-  case X86II::Imm8:   return 1;
-  case X86II::Imm16:  return 2;
-  case X86II::Imm32:  return 4;
-  case X86II::Imm64:  return 8;
-  default: assert(0 && "Immediate size not set!");
-    return 0;
-  }
-}
+template<class CodeEmitter>
+void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(
+                              const MachineInstr &MI,
+                              const TargetInstrDesc *Desc) {
+  DEBUG(errs() << MI);
 
-/// isX86_64ExtendedReg - Is the MachineOperand a x86-64 extended register?
-/// e.g. r8, xmm8, etc.
-bool Emitter::isX86_64ExtendedReg(const MachineOperand &MO) {
-  if (!MO.isRegister()) return false;
-  switch (MO.getReg()) {
-  default: break;
-  case X86::R8:    case X86::R9:    case X86::R10:   case X86::R11:
-  case X86::R12:   case X86::R13:   case X86::R14:   case X86::R15:
-  case X86::R8D:   case X86::R9D:   case X86::R10D:  case X86::R11D:
-  case X86::R12D:  case X86::R13D:  case X86::R14D:  case X86::R15D:
-  case X86::R8W:   case X86::R9W:   case X86::R10W:  case X86::R11W:
-  case X86::R12W:  case X86::R13W:  case X86::R14W:  case X86::R15W:
-  case X86::R8B:   case X86::R9B:   case X86::R10B:  case X86::R11B:
-  case X86::R12B:  case X86::R13B:  case X86::R14B:  case X86::R15B:
-  case X86::XMM8:  case X86::XMM9:  case X86::XMM10: case X86::XMM11:
-  case X86::XMM12: case X86::XMM13: case X86::XMM14: case X86::XMM15:
-    return true;
-  }
-  return false;
-}
+  MCE.processDebugLoc(MI.getDebugLoc());
 
-inline static bool isX86_64NonExtLowByteReg(unsigned reg) {
-  return (reg == X86::SPL || reg == X86::BPL ||
-          reg == X86::SIL || reg == X86::DIL);
-}
+  unsigned Opcode = Desc->Opcode;
 
-/// determineREX - Determine if the MachineInstr has to be encoded with a X86-64
-/// REX prefix which specifies 1) 64-bit instructions, 2) non-default operand
-/// size, and 3) use of X86-64 extended registers.
-unsigned Emitter::determineREX(const MachineInstr &MI) {
-  unsigned REX = 0;
-  const TargetInstrDesc &Desc = MI.getDesc();
-
-  // Pseudo instructions do not need REX prefix byte.
-  if ((Desc.TSFlags & X86II::FormMask) == X86II::Pseudo)
-    return 0;
-  if (Desc.TSFlags & X86II::REX_W)
-    REX |= 1 << 3;
-
-  unsigned NumOps = Desc.getNumOperands();
-  if (NumOps) {
-    bool isTwoAddr = NumOps > 1 &&
-      Desc.getOperandConstraint(1, TOI::TIED_TO) != -1;
-
-    // If it accesses SPL, BPL, SIL, or DIL, then it requires a 0x40 REX prefix.
-    unsigned i = isTwoAddr ? 1 : 0;
-    for (unsigned e = NumOps; i != e; ++i) {
-      const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
-      if (MO.isRegister()) {
-        unsigned Reg = MO.getReg();
-        if (isX86_64NonExtLowByteReg(Reg))
-          REX |= 0x40;
-      }
-    }
+  // Emit the lock opcode prefix as needed.
+  if (Desc->TSFlags & X86II::LOCK) MCE.emitByte(0xF0);
 
-    switch (Desc.TSFlags & X86II::FormMask) {
-    case X86II::MRMInitReg:
-      if (isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
-        REX |= (1 << 0) | (1 << 2);
-      break;
-    case X86II::MRMSrcReg: {
-      if (isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
-        REX |= 1 << 2;
-      i = isTwoAddr ? 2 : 1;
-      for (unsigned e = NumOps; i != e; ++i) {
-        const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
-        if (isX86_64ExtendedReg(MO))
-          REX |= 1 << 0;
-      }
-      break;
-    }
-    case X86II::MRMSrcMem: {
-      if (isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
-        REX |= 1 << 2;
-      unsigned Bit = 0;
-      i = isTwoAddr ? 2 : 1;
-      for (; i != NumOps; ++i) {
-        const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
-        if (MO.isRegister()) {
-          if (isX86_64ExtendedReg(MO))
-            REX |= 1 << Bit;
-          Bit++;
-        }
-      }
-      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::MRMDestMem: {
-      unsigned e = isTwoAddr ? 5 : 4;
-      i = isTwoAddr ? 1 : 0;
-      if (NumOps > e && isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(e)))
-        REX |= 1 << 2;
-      unsigned Bit = 0;
-      for (; i != e; ++i) {
-        const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
-        if (MO.isRegister()) {
-          if (isX86_64ExtendedReg(MO))
-            REX |= 1 << Bit;
-          Bit++;
-        }
-      }
-      break;
-    }
-    default: {
-      if (isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
-        REX |= 1 << 0;
-      i = isTwoAddr ? 2 : 1;
-      for (unsigned e = NumOps; i != e; ++i) {
-        const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
-        if (isX86_64ExtendedReg(MO))
-          REX |= 1 << 2;
-      }
-      break;
-    }
-    }
+  // 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: llvm_unreachable("Invalid segment!");
+  case 0: break;  // No segment override!
   }
-  return REX;
-}
-
-void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI,
-                              const TargetInstrDesc *Desc) {
-  unsigned Opcode = Desc->Opcode;
 
   // Emit the repeat opcode prefix as needed.
   if ((Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) == X86II::REP) MCE.emitByte(0xF3);
@@ -551,16 +512,10 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI,
 
   bool Need0FPrefix = false;
   switch (Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) {
-  case X86II::TB:
-    Need0FPrefix = true;   // Two-byte opcode prefix
-    break;
-  case X86II::T8:
-    MCE.emitByte(0x0F);
-    MCE.emitByte(0x38);
-    break;
-  case X86II::TA:
-    MCE.emitByte(0x0F);
-    MCE.emitByte(0x3A);
+  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
@@ -577,13 +532,13 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI,
                  (((Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask)-X86II::D8)
                                    >> X86II::Op0Shift));
     break; // Two-byte opcode prefix
-  default: assert(0 && "Invalid prefix!");
+  default: llvm_unreachable("Invalid prefix!");
   case 0: break;  // No prefix!
   }
 
   if (Is64BitMode) {
     // REX prefix
-    unsigned REX = determineREX(MI);
+    unsigned REX = X86InstrInfo::determineREX(MI);
     if (REX)
       MCE.emitByte(0x40 | REX);
   }
@@ -592,43 +547,58 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI,
   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;
   if (NumOps > 1 && Desc->getOperandConstraint(1, TOI::TIED_TO) != -1)
-    CurOp++;
+    ++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!");
+  default: llvm_unreachable("Unknown FormMask value in X86 MachineCodeEmitter!");
   case X86II::Pseudo:
     // 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:
-      assert(0 && "JIT does not support inline asm!\n");
-    case TargetInstrInfo::LABEL:
+      llvm_unreachable("psuedo instructions should be removed before code emission");
+      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]) {
+        llvm_report_error("JIT does not support inline asm!");
+      }
+      break;
+    }
+    case TargetInstrInfo::DBG_LABEL:
+    case TargetInstrInfo::EH_LABEL:
       MCE.emitLabel(MI.getOperand(0).getImm());
       break;
-    case X86::IMPLICIT_DEF_GR8:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_GR16:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_GR32:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_GR64:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_FR32:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_FR64:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_VR64:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_VR128:
+    case TargetInstrInfo::IMPLICIT_DEF:
+    case TargetInstrInfo::DECLARE:
+    case X86::DWARF_LOC:
     case X86::FP_REG_KILL:
       break;
     case X86::MOVPC32r: {
       // This emits the "call" portion of this pseudo instruction.
       MCE.emitByte(BaseOpcode);
-      emitConstant(0, sizeOfImm(Desc));
+      emitConstant(0, X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
       // Remember PIC base.
-      PICBaseOffset = MCE.getCurrentPCOffset();
-      X86JITInfo *JTI = dynamic_cast<X86JITInfo*>(TM.getJITInfo());
+      PICBaseOffset = (intptr_t) MCE.getCurrentPCOffset();
+      X86JITInfo *JTI = TM.getJITInfo();
       JTI->setPICBase(MCE.getCurrentPCValue());
       break;
     }
@@ -640,19 +610,36 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI,
 
     if (CurOp != NumOps) {
       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(CurOp++);
-      if (MO.isMachineBasicBlock()) {
+
+      DEBUG(errs() << "RawFrm CurOp " << CurOp << "\n");
+      DEBUG(errs() << "isMBB " << MO.isMBB() << "\n");
+      DEBUG(errs() << "isGlobal " << MO.isGlobal() << "\n");
+      DEBUG(errs() << "isSymbol " << MO.isSymbol() << "\n");
+      DEBUG(errs() << "isImm " << MO.isImm() << "\n");
+
+      if (MO.isMBB()) {
         emitPCRelativeBlockAddress(MO.getMBB());
-      } else if (MO.isGlobalAddress()) {
-        bool NeedStub = (Is64BitMode && TM.getCodeModel() == CodeModel::Large)
-          || Opcode == X86::TAILJMPd;
+      } 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,
-                          0, 0, NeedStub);
-      } else if (MO.isExternalSymbol()) {
+                          MO.getOffset(), 0, NeedStub);
+      } else if (MO.isSymbol()) {
         emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), X86::reloc_pcrel_word);
-      } else if (MO.isImmediate()) {
-        emitConstant(MO.getImm(), sizeOfImm(Desc));
+      } 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!");
+        llvm_unreachable("Unknown RawFrm operand!");
       }
     }
     break;
@@ -662,24 +649,27 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI,
     
     if (CurOp != NumOps) {
       const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(CurOp++);
-      unsigned Size = sizeOfImm(Desc);
-      if (MO1.isImmediate())
+      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::MOV64ri64i32)
+          rt = X86::reloc_absolute_word;  // FIXME: add X86II flag?
+        // This should not occur on Darwin for relocatable objects.
         if (Opcode == X86::MOV64ri)
           rt = X86::reloc_absolute_dword;  // FIXME: add X86II flag?
-        if (MO1.isGlobalAddress()) {
+        if (MO1.isGlobal()) {
           bool NeedStub = isa<Function>(MO1.getGlobal());
-          bool isLazy = gvNeedsLazyPtr(MO1.getGlobal());
+          bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(MO1, TM);
           emitGlobalAddress(MO1.getGlobal(), rt, MO1.getOffset(), 0,
-                            NeedStub, isLazy);
-        } else if (MO1.isExternalSymbol())
+                            NeedStub, Indirect);
+        } else if (MO1.isSymbol())
           emitExternalSymbolAddress(MO1.getSymbolName(), rt);
-        else if (MO1.isConstantPoolIndex())
+        else if (MO1.isCPI())
           emitConstPoolAddress(MO1.getIndex(), rt);
-        else if (MO1.isJumpTableIndex())
+        else if (MO1.isJTI())
           emitJumpTableAddress(MO1.getIndex(), rt);
       }
     }
@@ -691,15 +681,17 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI,
                      getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp+1).getReg()));
     CurOp += 2;
     if (CurOp != NumOps)
-      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
     break;
   }
   case X86II::MRMDestMem: {
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitMemModRMByte(MI, CurOp, getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp+4).getReg()));
-    CurOp += 5;
+    emitMemModRMByte(MI, CurOp,
+                     getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp + X86AddrNumOperands)
+                                  .getReg()));
+    CurOp +=  X86AddrNumOperands + 1;
     if (CurOp != NumOps)
-      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
     break;
   }
 
@@ -709,86 +701,118 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI,
                      getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()));
     CurOp += 2;
     if (CurOp != NumOps)
-      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(),
+                   X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc));
     break;
 
   case X86II::MRMSrcMem: {
-    intptr_t PCAdj = (CurOp+5 != NumOps) ? sizeOfImm(Desc) : 0;
+    // FIXME: Maybe lea should have its own form?
+    int AddrOperands;
+    if (Opcode == X86::LEA64r || Opcode == X86::LEA64_32r ||
+        Opcode == X86::LEA16r || Opcode == X86::LEA32r)
+      AddrOperands = X86AddrNumOperands - 1; // No segment register
+    else
+      AddrOperands = X86AddrNumOperands;
+
+    intptr_t PCAdj = (CurOp + AddrOperands + 1 != NumOps) ?
+      X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc) : 0;
 
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
     emitMemModRMByte(MI, CurOp+1, getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()),
                      PCAdj);
-    CurOp += 5;
+    CurOp += AddrOperands + 1;
     if (CurOp != NumOps)
-      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
+      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);
+
+    // Special handling of lfence, mfence, monitor, and mwait.
+    if (Desc->getOpcode() == X86::LFENCE ||
+        Desc->getOpcode() == X86::MFENCE ||
+        Desc->getOpcode() == X86::MONITOR ||
+        Desc->getOpcode() == X86::MWAIT) {
+      emitRegModRMByte((Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0r);
+
+      switch (Desc->getOpcode()) {
+      default: break;
+      case X86::MONITOR:
+        MCE.emitByte(0xC8);
+        break;
+      case X86::MWAIT:
+        MCE.emitByte(0xC9);
+        break;
+      }
+    } else {
+      emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp++).getReg(),
+                       (Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0r);
+    }
 
     if (CurOp != NumOps) {
       const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(CurOp++);
-      unsigned Size = sizeOfImm(Desc);
-      if (MO1.isImmediate())
+      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.isGlobalAddress()) {
+        if (MO1.isGlobal()) {
           bool NeedStub = isa<Function>(MO1.getGlobal());
-          bool isLazy = gvNeedsLazyPtr(MO1.getGlobal());
+          bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(MO1, TM);
           emitGlobalAddress(MO1.getGlobal(), rt, MO1.getOffset(), 0,
-                            NeedStub, isLazy);
-        } else if (MO1.isExternalSymbol())
+                            NeedStub, Indirect);
+        } else if (MO1.isSymbol())
           emitExternalSymbolAddress(MO1.getSymbolName(), rt);
-        else if (MO1.isConstantPoolIndex())
+        else if (MO1.isCPI())
           emitConstPoolAddress(MO1.getIndex(), rt);
-        else if (MO1.isJumpTableIndex())
+        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: {
-    intptr_t PCAdj = (CurOp+4 != NumOps) ?
-      (MI.getOperand(CurOp+4).isImmediate() ? sizeOfImm(Desc) : 4) : 0;
+    intptr_t PCAdj = (CurOp + X86AddrNumOperands != NumOps) ?
+      (MI.getOperand(CurOp+X86AddrNumOperands).isImm() ? 
+          X86InstrInfo::sizeOfImm(Desc) : 4) : 0;
 
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
     emitMemModRMByte(MI, CurOp, (Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0m,
                      PCAdj);
-    CurOp += 4;
+    CurOp += X86AddrNumOperands;
 
     if (CurOp != NumOps) {
       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(CurOp++);
-      unsigned Size = sizeOfImm(Desc);
-      if (MO.isImmediate())
+      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.isGlobalAddress()) {
+        if (MO.isGlobal()) {
           bool NeedStub = isa<Function>(MO.getGlobal());
-          bool isLazy = gvNeedsLazyPtr(MO.getGlobal());
+          bool Indirect = gvNeedsNonLazyPtr(MO, TM);
           emitGlobalAddress(MO.getGlobal(), rt, MO.getOffset(), 0,
-                            NeedStub, isLazy);
-        } else if (MO.isExternalSymbol())
+                            NeedStub, Indirect);
+        } else if (MO.isSymbol())
           emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), rt);
-        else if (MO.isConstantPoolIndex())
+        else if (MO.isCPI())
           emitConstPoolAddress(MO.getIndex(), rt);
-        else if (MO.isJumpTableIndex())
+        else if (MO.isJTI())
           emitJumpTableAddress(MO.getIndex(), rt);
       }
     }
@@ -804,5 +828,10 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI,
     break;
   }
 
-  assert((Desc->isVariadic() || CurOp == NumOps) && "Unknown encoding!");
+  if (!Desc->isVariadic() && CurOp != NumOps) {
+#ifndef NDEBUG
+    errs() << "Cannot encode: " << MI << "\n";
+#endif
+    llvm_unreachable(0);
+  }
 }