Split out these asserts so it's more apparent why we're not assembling
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86MCCodeEmitter.cpp
index d5613b2dda9245c2495ca5fc2dfda2b554f37ef8..d105b5d2a5fdcf0182f443f4cf5aed48ddba8343 100644 (file)
@@ -14,7 +14,9 @@
 #define DEBUG_TYPE "x86-emitter"
 #include "X86.h"
 #include "X86InstrInfo.h"
+#include "X86FixupKinds.h"
 #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
+#include "llvm/MC/MCExpr.h"
 #include "llvm/MC/MCInst.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 using namespace llvm;
@@ -25,51 +27,811 @@ class X86MCCodeEmitter : public MCCodeEmitter {
   void operator=(const X86MCCodeEmitter &); // DO NOT IMPLEMENT
   const TargetMachine &TM;
   const TargetInstrInfo &TII;
+  MCContext &Ctx;
+  bool Is64BitMode;
 public:
-  X86MCCodeEmitter(TargetMachine &tm) 
-    : TM(tm), TII(*TM.getInstrInfo()) {
+  X86MCCodeEmitter(TargetMachine &tm, MCContext &ctx, bool is64Bit) 
+    : TM(tm), TII(*TM.getInstrInfo()), Ctx(ctx) {
+    Is64BitMode = is64Bit;
   }
 
   ~X86MCCodeEmitter() {}
+
+  unsigned getNumFixupKinds() const {
+    return 4;
+  }
+
+  const MCFixupKindInfo &getFixupKindInfo(MCFixupKind Kind) const {
+    const static MCFixupKindInfo Infos[] = {
+      { "reloc_pcrel_4byte", 0, 4 * 8, MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel },
+      { "reloc_pcrel_1byte", 0, 1 * 8, MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel },
+      { "reloc_riprel_4byte", 0, 4 * 8, MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel },
+      { "reloc_riprel_4byte_movq_load", 0, 4 * 8, MCFixupKindInfo::FKF_IsPCRel }
+    };
+    
+    if (Kind < FirstTargetFixupKind)
+      return MCCodeEmitter::getFixupKindInfo(Kind);
+
+    assert(unsigned(Kind - FirstTargetFixupKind) < getNumFixupKinds() &&
+           "Invalid kind!");
+    return Infos[Kind - FirstTargetFixupKind];
+  }
   
-  void EmitByte(unsigned char C, raw_ostream &OS) const {
+  static unsigned GetX86RegNum(const MCOperand &MO) {
+    return X86RegisterInfo::getX86RegNum(MO.getReg());
+  }
+  
+  void EmitByte(unsigned char C, unsigned &CurByte, raw_ostream &OS) const {
     OS << (char)C;
+    ++CurByte;
   }
   
-  void EncodeInstruction(const MCInst &MI, raw_ostream &OS) const;
+  void EmitConstant(uint64_t Val, unsigned Size, unsigned &CurByte,
+                    raw_ostream &OS) const {
+    // Output the constant in little endian byte order.
+    for (unsigned i = 0; i != Size; ++i) {
+      EmitByte(Val & 255, CurByte, OS);
+      Val >>= 8;
+    }
+  }
+
+  void EmitImmediate(const MCOperand &Disp, 
+                     unsigned ImmSize, MCFixupKind FixupKind,
+                     unsigned &CurByte, raw_ostream &OS,
+                     SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups,
+                     int ImmOffset = 0) const;
   
+  inline static unsigned char ModRMByte(unsigned Mod, unsigned RegOpcode,
+                                        unsigned RM) {
+    assert(Mod < 4 && RegOpcode < 8 && RM < 8 && "ModRM Fields out of range!");
+    return RM | (RegOpcode << 3) | (Mod << 6);
+  }
+  
+  void EmitRegModRMByte(const MCOperand &ModRMReg, unsigned RegOpcodeFld,
+                        unsigned &CurByte, raw_ostream &OS) const {
+    EmitByte(ModRMByte(3, RegOpcodeFld, GetX86RegNum(ModRMReg)), CurByte, OS);
+  }
+  
+  void EmitSIBByte(unsigned SS, unsigned Index, unsigned Base,
+                   unsigned &CurByte, raw_ostream &OS) const {
+    // SIB byte is in the same format as the ModRMByte.
+    EmitByte(ModRMByte(SS, Index, Base), CurByte, OS);
+  }
+  
+  
+  void EmitMemModRMByte(const MCInst &MI, unsigned Op,
+                        unsigned RegOpcodeField, 
+                        uint64_t TSFlags, unsigned &CurByte, raw_ostream &OS,
+                        SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
+  
+  void EncodeInstruction(const MCInst &MI, raw_ostream &OS,
+                         SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
+  
+  void EmitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags, unsigned &CurByte,
+                           const MCInst &MI, const TargetInstrDesc &Desc,
+                           raw_ostream &OS) const;
+
+  void EmitOpcodePrefix(uint64_t TSFlags, unsigned &CurByte,
+                        const MCInst &MI, const TargetInstrDesc &Desc,
+                        raw_ostream &OS) const;
 };
 
 } // end anonymous namespace
 
 
-MCCodeEmitter *llvm::createX86MCCodeEmitter(const Target &,
-                                            TargetMachine &TM) {
-  return new X86MCCodeEmitter(TM);
+MCCodeEmitter *llvm::createX86_32MCCodeEmitter(const Target &,
+                                               TargetMachine &TM,
+                                               MCContext &Ctx) {
+  return new X86MCCodeEmitter(TM, Ctx, false);
 }
 
+MCCodeEmitter *llvm::createX86_64MCCodeEmitter(const Target &,
+                                               TargetMachine &TM,
+                                               MCContext &Ctx) {
+  return new X86MCCodeEmitter(TM, Ctx, true);
+}
+
+
+/// isDisp8 - Return true if this signed displacement fits in a 8-bit 
+/// sign-extended field. 
+static bool isDisp8(int Value) {
+  return Value == (signed char)Value;
+}
+
+/// getImmFixupKind - Return the appropriate fixup kind to use for an immediate
+/// in an instruction with the specified TSFlags.
+static MCFixupKind getImmFixupKind(uint64_t TSFlags) {
+  unsigned Size = X86II::getSizeOfImm(TSFlags);
+  bool isPCRel = X86II::isImmPCRel(TSFlags);
+  
+  switch (Size) {
+  default: assert(0 && "Unknown immediate size");
+  case 1: return isPCRel ? MCFixupKind(X86::reloc_pcrel_1byte) : FK_Data_1;
+  case 4: return isPCRel ? MCFixupKind(X86::reloc_pcrel_4byte) : FK_Data_4;
+  case 2: assert(!isPCRel); return FK_Data_2;
+  case 8: assert(!isPCRel); return FK_Data_8;
+  }
+}
 
 
 void X86MCCodeEmitter::
-EncodeInstruction(const MCInst &MI, raw_ostream &OS) const {
-  unsigned Opcode = MI.getOpcode();
-  const TargetInstrDesc &Desc = TII.get(Opcode);
+EmitImmediate(const MCOperand &DispOp, unsigned Size, MCFixupKind FixupKind,
+              unsigned &CurByte, raw_ostream &OS,
+              SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups, int ImmOffset) const {
+  // If this is a simple integer displacement that doesn't require a relocation,
+  // emit it now.
+  if (DispOp.isImm()) {
+    // FIXME: is this right for pc-rel encoding??  Probably need to emit this as
+    // a fixup if so.
+    EmitConstant(DispOp.getImm()+ImmOffset, Size, CurByte, OS);
+    return;
+  }
+
+  // If we have an immoffset, add it to the expression.
+  const MCExpr *Expr = DispOp.getExpr();
+  
+  // If the fixup is pc-relative, we need to bias the value to be relative to
+  // the start of the field, not the end of the field.
+  if (FixupKind == MCFixupKind(X86::reloc_pcrel_4byte) ||
+      FixupKind == MCFixupKind(X86::reloc_riprel_4byte) ||
+      FixupKind == MCFixupKind(X86::reloc_riprel_4byte_movq_load))
+    ImmOffset -= 4;
+  if (FixupKind == MCFixupKind(X86::reloc_pcrel_1byte))
+    ImmOffset -= 1;
   
+  if (ImmOffset)
+    Expr = MCBinaryExpr::CreateAdd(Expr, MCConstantExpr::Create(ImmOffset, Ctx),
+                                   Ctx);
+  
+  // Emit a symbolic constant as a fixup and 4 zeros.
+  Fixups.push_back(MCFixup::Create(CurByte, Expr, FixupKind));
+  EmitConstant(0, Size, CurByte, OS);
+}
+
+
+void X86MCCodeEmitter::EmitMemModRMByte(const MCInst &MI, unsigned Op,
+                                        unsigned RegOpcodeField,
+                                        uint64_t TSFlags, unsigned &CurByte,
+                                        raw_ostream &OS,
+                                        SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const{
+  const MCOperand &Disp     = MI.getOperand(Op+3);
+  const MCOperand &Base     = MI.getOperand(Op);
+  const MCOperand &Scale    = MI.getOperand(Op+1);
+  const MCOperand &IndexReg = MI.getOperand(Op+2);
+  unsigned BaseReg = Base.getReg();
+  
+  // Handle %rip relative addressing.
+  if (BaseReg == X86::RIP) {    // [disp32+RIP] in X86-64 mode
+    assert(Is64BitMode && "Rip-relative addressing requires 64-bit mode");
+    assert(IndexReg.getReg() == 0 && "Invalid rip-relative address");
+    EmitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 5), CurByte, OS);
+    
+    unsigned FixupKind = X86::reloc_riprel_4byte;
+    
+    // movq loads are handled with a special relocation form which allows the
+    // linker to eliminate some loads for GOT references which end up in the
+    // same linkage unit.
+    if (MI.getOpcode() == X86::MOV64rm ||
+        MI.getOpcode() == X86::MOV64rm_TC)
+      FixupKind = X86::reloc_riprel_4byte_movq_load;
+    
+    // rip-relative addressing is actually relative to the *next* instruction.
+    // Since an immediate can follow the mod/rm byte for an instruction, this
+    // means that we need to bias the immediate field of the instruction with
+    // the size of the immediate field.  If we have this case, add it into the
+    // expression to emit.
+    int ImmSize = X86II::hasImm(TSFlags) ? X86II::getSizeOfImm(TSFlags) : 0;
+    
+    EmitImmediate(Disp, 4, MCFixupKind(FixupKind),
+                  CurByte, OS, Fixups, -ImmSize);
+    return;
+  }
+  
+  unsigned BaseRegNo = BaseReg ? GetX86RegNum(Base) : -1U;
+  
+  // Determine whether a SIB byte is needed.
+  // 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 (// The SIB byte must be used if there is an index register.
+      IndexReg.getReg() == 0 && 
+      // The SIB byte must be used if the base is ESP/RSP/R12, all of which
+      // encode to an R/M value of 4, which indicates that a SIB byte is
+      // present.
+      BaseRegNo != N86::ESP &&
+      // If there is no base register and we're in 64-bit mode, we need a SIB
+      // byte to emit an addr that is just 'disp32' (the non-RIP relative form).
+      (!Is64BitMode || BaseReg != 0)) {
+
+    if (BaseReg == 0) {          // [disp32]     in X86-32 mode
+      EmitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 5), CurByte, OS);
+      EmitImmediate(Disp, 4, FK_Data_4, CurByte, OS, Fixups);
+      return;
+    }
+    
+    // If the base is not EBP/ESP and there is no displacement, use simple
+    // indirect register encoding, this handles addresses like [EAX].  The
+    // encoding for [EBP] with no displacement means [disp32] so we handle it
+    // by emitting a displacement of 0 below.
+    if (Disp.isImm() && Disp.getImm() == 0 && BaseRegNo != N86::EBP) {
+      EmitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, BaseRegNo), CurByte, OS);
+      return;
+    }
+    
+    // Otherwise, if the displacement fits in a byte, encode as [REG+disp8].
+    if (Disp.isImm() && isDisp8(Disp.getImm())) {
+      EmitByte(ModRMByte(1, RegOpcodeField, BaseRegNo), CurByte, OS);
+      EmitImmediate(Disp, 1, FK_Data_1, CurByte, OS, Fixups);
+      return;
+    }
+    
+    // Otherwise, emit the most general non-SIB encoding: [REG+disp32]
+    EmitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, BaseRegNo), CurByte, OS);
+    EmitImmediate(Disp, 4, FK_Data_4, CurByte, OS, Fixups);
+    return;
+  }
+    
+  // We need a SIB byte, so start by outputting the ModR/M byte first
+  assert(IndexReg.getReg() != X86::ESP &&
+         IndexReg.getReg() != X86::RSP && "Cannot use ESP as index reg!");
+  
+  bool ForceDisp32 = false;
+  bool ForceDisp8  = false;
+  if (BaseReg == 0) {
+    // If there is no base register, we emit the special case SIB byte with
+    // MOD=0, BASE=5, to JUST get the index, scale, and displacement.
+    EmitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 4), CurByte, OS);
+    ForceDisp32 = true;
+  } else if (!Disp.isImm()) {
+    // Emit the normal disp32 encoding.
+    EmitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, 4), CurByte, OS);
+    ForceDisp32 = true;
+  } else if (Disp.getImm() == 0 &&
+             // Base reg can't be anything that ends up with '5' as the base
+             // reg, it is the magic [*] nomenclature that indicates no base.
+             BaseRegNo != N86::EBP) {
+    // Emit no displacement ModR/M byte
+    EmitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 4), CurByte, OS);
+  } else if (isDisp8(Disp.getImm())) {
+    // Emit the disp8 encoding.
+    EmitByte(ModRMByte(1, RegOpcodeField, 4), CurByte, OS);
+    ForceDisp8 = true;           // Make sure to force 8 bit disp if Base=EBP
+  } else {
+    // Emit the normal disp32 encoding.
+    EmitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, 4), CurByte, OS);
+  }
+  
+  // Calculate what the SS field value should be...
+  static const unsigned SSTable[] = { ~0, 0, 1, ~0, 2, ~0, ~0, ~0, 3 };
+  unsigned SS = SSTable[Scale.getImm()];
+  
+  if (BaseReg == 0) {
+    // 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);
+    else // Examples: [ESP+1*<noreg>+4] or [scaled idx]+disp32 (MOD=0,BASE=5)
+      IndexRegNo = 4;
+    EmitSIBByte(SS, IndexRegNo, 5, CurByte, OS);
+  } else {
+    unsigned IndexRegNo;
+    if (IndexReg.getReg())
+      IndexRegNo = GetX86RegNum(IndexReg);
+    else
+      IndexRegNo = 4;   // For example [ESP+1*<noreg>+4]
+    EmitSIBByte(SS, IndexRegNo, GetX86RegNum(Base), CurByte, OS);
+  }
+  
+  // Do we need to output a displacement?
+  if (ForceDisp8)
+    EmitImmediate(Disp, 1, FK_Data_1, CurByte, OS, Fixups);
+  else if (ForceDisp32 || Disp.getImm() != 0)
+    EmitImmediate(Disp, 4, FK_Data_4, CurByte, OS, Fixups);
+}
+
+/// EmitVEXOpcodePrefix - AVX instructions are encoded using a opcode prefix
+/// called VEX.
+void X86MCCodeEmitter::EmitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags, unsigned &CurByte,
+                            const MCInst &MI, const TargetInstrDesc &Desc,
+                            raw_ostream &OS) const {
+
+  // Pseudo instructions never have a VEX prefix.
+  if ((TSFlags & X86II::FormMask) == X86II::Pseudo)
+    return;
+
+  // VEX_R: opcode externsion equivalent to REX.R in
+  // 1's complement (inverted) form
+  //
+  //  1: Same as REX_R=0 (must be 1 in 32-bit mode)
+  //  0: Same as REX_R=1 (64 bit mode only)
+  //
+  unsigned char VEX_R = 0x1;
+
+  // VEX_B:
+  //
+  //  1: Same as REX_B=0 (ignored in 32-bit mode)
+  //  0: Same as REX_B=1 (64 bit mode only)
+  //
+  unsigned char VEX_B = 0x1;
+
+  // VEX_W: opcode specific (use like REX.W, or used for
+  // opcode extension, or ignored, depending on the opcode byte)
+  unsigned char VEX_W = 0;
+
+  // VEX_5M (VEX m-mmmmm field):
+  //
+  //  0b00000: Reserved for future use
+  //  0b00001: implied 0F leading opcode
+  //  0b00010: implied 0F 38 leading opcode bytes
+  //  0b00011: implied 0F 3A leading opcode bytes
+  //  0b00100-0b11111: Reserved for future use
+  //
+  unsigned char VEX_5M = 0x1;
+
+  // VEX_4V (VEX vvvv field): a register specifier
+  // (in 1's complement form) or 1111 if unused.
+  unsigned char VEX_4V = 0xf;
+
+  // VEX_L (Vector Length):
+  //
+  //  0: scalar or 128-bit vector
+  //  1: 256-bit vector
+  //
+  unsigned char VEX_L = 0;
+
+  // VEX_PP: opcode extension providing equivalent
+  // functionality of a SIMD prefix
+  //
+  //  0b00: None
+  //  0b01: 66 (not handled yet)
+  //  0b10: F3
+  //  0b11: F2
+  //
+  unsigned char VEX_PP = 0;
+
+  switch (TSFlags & X86II::Op0Mask) {
+  default: assert(0 && "Invalid prefix!");
+  case 0: break;  // No prefix!
+  case X86II::T8:  // 0F 38
+    VEX_5M = 0x2;
+    break;
+  case X86II::TA:  // 0F 3A
+    VEX_5M = 0x3;
+    break;
+  case X86II::TF:  // F2 0F 38
+    VEX_PP = 0x3;
+    VEX_5M = 0x2;
+    break;
+  case X86II::XS:  // F3 0F
+    VEX_PP = 0x2;
+    break;
+  case X86II::XD:  // F2 0F
+    VEX_PP = 0x3;
+    break;
+  }
+
+  unsigned NumOps = MI.getNumOperands();
+  unsigned i = 0;
+  unsigned SrcReg = 0, SrcRegNum = 0;
+
+  switch (TSFlags & X86II::FormMask) {
+  case X86II::MRMInitReg: assert(0 && "FIXME: Remove this!");
+  case X86II::MRMSrcReg:
+    if (MI.getOperand(0).isReg() &&
+        X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0).getReg()))
+      VEX_R = 0x0;
+
+    // On regular x86, both XMM0-XMM7 and XMM8-XMM15 are encoded in the
+    // range 0-7 and the difference between the 2 groups is given by the
+    // REX prefix. In the VEX prefix, registers are seen sequencially
+    // from 0-15 and encoded in 1's complement form, example:
+    //
+    //  ModRM field => XMM9 => 1
+    //  VEX.VVVV    => XMM9 => ~9
+    //
+    // See table 4-35 of Intel AVX Programming Reference for details.
+    SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
+    SrcRegNum = GetX86RegNum(MI.getOperand(1));
+    if (SrcReg >= X86::XMM8 && SrcReg <= X86::XMM15)
+      SrcRegNum += 8;
+
+    // The registers represented through VEX_VVVV should
+    // be encoded in 1's complement form.
+    if ((TSFlags >> 32) & X86II::VEX_4V)
+      VEX_4V = (~SrcRegNum) & 0xf;
+
+    i = 2; // Skip the VEX.VVVV operand.
+    for (; i != NumOps; ++i) {
+      const MCOperand &MO = MI.getOperand(i);
+      if (MO.isReg() && X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MO.getReg()))
+        VEX_B = 0x0;
+    }
+    break;
+  default:
+    assert(0 && "Not implemented!");
+  }
+
+  // VEX opcode prefix can have 2 or 3 bytes
+  //
+  //  3 bytes:
+  //    +-----+ +--------------+ +-------------------+
+  //    | C4h | | RXB | m-mmmm | | W | vvvv | L | pp |
+  //    +-----+ +--------------+ +-------------------+
+  //  2 bytes:
+  //    +-----+ +-------------------+
+  //    | C5h | | R | vvvv | L | pp |
+  //    +-----+ +-------------------+
+  //
+  // Note: VEX.X isn't used so far
+  //
+  unsigned char LastByte = VEX_PP | (VEX_L << 2) | (VEX_4V << 3);
+
+  if (VEX_B /* & VEX_X */) { // 2 byte VEX prefix
+    EmitByte(0xC5, CurByte, OS);
+    EmitByte(LastByte | (VEX_R << 7), CurByte, OS);
+    return;
+  }
+
+  // 3 byte VEX prefix
+  EmitByte(0xC4, CurByte, OS);
+  EmitByte(VEX_R << 7 | 1 << 6 /* VEX_X = 1 */ | VEX_5M, CurByte, OS);
+  EmitByte(LastByte | (VEX_W << 7), CurByte, OS);
+}
+
+/// DetermineREXPrefix - Determine if the MCInst 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.
+static unsigned DetermineREXPrefix(const MCInst &MI, uint64_t TSFlags,
+                                   const TargetInstrDesc &Desc) {
+  // Pseudo instructions never have a rex byte.
+  if ((TSFlags & X86II::FormMask) == X86II::Pseudo)
+    return 0;
+  
+  unsigned REX = 0;
+  if (TSFlags & X86II::REX_W)
+    REX |= 1 << 3;
+  
+  if (MI.getNumOperands() == 0) return REX;
+  
+  unsigned NumOps = MI.getNumOperands();
+  // FIXME: MCInst should explicitize the two-addrness.
+  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 (; i != NumOps; ++i) {
+    const MCOperand &MO = MI.getOperand(i);
+    if (!MO.isReg()) continue;
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    if (!X86InstrInfo::isX86_64NonExtLowByteReg(Reg)) continue;
+    // FIXME: The caller of DetermineREXPrefix slaps this prefix onto anything
+    // that returns non-zero.
+    REX |= 0x40;
+    break;
+  }
+  
+  switch (TSFlags & X86II::FormMask) {
+  case X86II::MRMInitReg: assert(0 && "FIXME: Remove this!");
+  case X86II::MRMSrcReg:
+    if (MI.getOperand(0).isReg() &&
+        X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0).getReg()))
+      REX |= 1 << 2;
+    i = isTwoAddr ? 2 : 1;
+    for (; i != NumOps; ++i) {
+      const MCOperand &MO = MI.getOperand(i);
+      if (MO.isReg() && X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MO.getReg()))
+        REX |= 1 << 0;
+    }
+    break;
+  case X86II::MRMSrcMem: {
+    if (MI.getOperand(0).isReg() &&
+        X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0).getReg()))
+      REX |= 1 << 2;
+    unsigned Bit = 0;
+    i = isTwoAddr ? 2 : 1;
+    for (; i != NumOps; ++i) {
+      const MCOperand &MO = MI.getOperand(i);
+      if (MO.isReg()) {
+        if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MO.getReg()))
+          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 ? X86AddrNumOperands+1 : X86AddrNumOperands);
+    i = isTwoAddr ? 1 : 0;
+    if (NumOps > e && MI.getOperand(e).isReg() &&
+        X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(e).getReg()))
+      REX |= 1 << 2;
+    unsigned Bit = 0;
+    for (; i != e; ++i) {
+      const MCOperand &MO = MI.getOperand(i);
+      if (MO.isReg()) {
+        if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MO.getReg()))
+          REX |= 1 << Bit;
+        Bit++;
+      }
+    }
+    break;
+  }
+  default:
+    if (MI.getOperand(0).isReg() &&
+        X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0).getReg()))
+      REX |= 1 << 0;
+    i = isTwoAddr ? 2 : 1;
+    for (unsigned e = NumOps; i != e; ++i) {
+      const MCOperand &MO = MI.getOperand(i);
+      if (MO.isReg() && X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MO.getReg()))
+        REX |= 1 << 2;
+    }
+    break;
+  }
+  return REX;
+}
+
+/// EmitOpcodePrefix - Emit all instruction prefixes prior to the opcode.
+void X86MCCodeEmitter::EmitOpcodePrefix(uint64_t TSFlags, unsigned &CurByte,
+                            const MCInst &MI, const TargetInstrDesc &Desc,
+                            raw_ostream &OS) const {
+
   // Emit the lock opcode prefix as needed.
-  if (Desc.TSFlags & X86II::LOCK)
-    EmitByte(0xF0, OS);
+  if (TSFlags & X86II::LOCK)
+    EmitByte(0xF0, CurByte, OS);
   
   // Emit segment override opcode prefix as needed.
-  switch (Desc.TSFlags & X86II::SegOvrMask) {
+  switch (TSFlags & X86II::SegOvrMask) {
   default: assert(0 && "Invalid segment!");
   case 0: break;  // No segment override!
   case X86II::FS:
-    EmitByte(0x64, OS);
+    EmitByte(0x64, CurByte, OS);
     break;
   case X86II::GS:
-    EmitByte(0x65, OS);
+    EmitByte(0x65, CurByte, OS);
+    break;
+  }
+  
+  // Emit the repeat opcode prefix as needed.
+  if ((TSFlags & X86II::Op0Mask) == X86II::REP)
+    EmitByte(0xF3, CurByte, OS);
+  
+  // Emit the operand size opcode prefix as needed.
+  if (TSFlags & X86II::OpSize)
+    EmitByte(0x66, CurByte, OS);
+  
+  // Emit the address size opcode prefix as needed.
+  if (TSFlags & X86II::AdSize)
+    EmitByte(0x67, CurByte, OS);
+  
+  bool Need0FPrefix = false;
+  switch (TSFlags & X86II::Op0Mask) {
+  default: assert(0 && "Invalid prefix!");
+  case 0: break;  // No prefix!
+  case X86II::REP: break; // already handled.
+  case X86II::TB:  // Two-byte opcode prefix
+  case X86II::T8:  // 0F 38
+  case X86II::TA:  // 0F 3A
+    Need0FPrefix = true;
+    break;
+  case X86II::TF: // F2 0F 38
+    EmitByte(0xF2, CurByte, OS);
+    Need0FPrefix = true;
+    break;
+  case X86II::XS:   // F3 0F
+    EmitByte(0xF3, CurByte, OS);
+    Need0FPrefix = true;
+    break;
+  case X86II::XD:   // F2 0F
+    EmitByte(0xF2, CurByte, OS);
+    Need0FPrefix = true;
+    break;
+  case X86II::D8: EmitByte(0xD8, CurByte, OS); break;
+  case X86II::D9: EmitByte(0xD9, CurByte, OS); break;
+  case X86II::DA: EmitByte(0xDA, CurByte, OS); break;
+  case X86II::DB: EmitByte(0xDB, CurByte, OS); break;
+  case X86II::DC: EmitByte(0xDC, CurByte, OS); break;
+  case X86II::DD: EmitByte(0xDD, CurByte, OS); break;
+  case X86II::DE: EmitByte(0xDE, CurByte, OS); break;
+  case X86II::DF: EmitByte(0xDF, CurByte, OS); break;
+  }
+  
+  // Handle REX prefix.
+  // FIXME: Can this come before F2 etc to simplify emission?
+  if (Is64BitMode) {
+    if (unsigned REX = DetermineREXPrefix(MI, TSFlags, Desc))
+      EmitByte(0x40 | REX, CurByte, OS);
+  }
+  
+  // 0x0F escape code must be emitted just before the opcode.
+  if (Need0FPrefix)
+    EmitByte(0x0F, CurByte, OS);
+  
+  // FIXME: Pull this up into previous switch if REX can be moved earlier.
+  switch (TSFlags & X86II::Op0Mask) {
+  case X86II::TF:    // F2 0F 38
+  case X86II::T8:    // 0F 38
+    EmitByte(0x38, CurByte, OS);
+    break;
+  case X86II::TA:    // 0F 3A
+    EmitByte(0x3A, CurByte, OS);
     break;
   }
+}
+
+void X86MCCodeEmitter::
+EncodeInstruction(const MCInst &MI, raw_ostream &OS,
+                  SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
+  unsigned Opcode = MI.getOpcode();
+  const TargetInstrDesc &Desc = TII.get(Opcode);
+  uint64_t TSFlags = Desc.TSFlags;
+
+  // Keep track of the current byte being emitted.
+  unsigned CurByte = 0;
   
+  // Is this instruction encoded in AVX form?
+  bool IsAVXForm = false;
+  if ((TSFlags >> 32) & X86II::VEX_4V)
+    IsAVXForm = true;
+
+  // FIXME: We should emit the prefixes in exactly the same order as GAS does,
+  // in order to provide diffability.
+
+  if (!IsAVXForm)
+    EmitOpcodePrefix(TSFlags, CurByte, MI, Desc, OS);
+  else
+    EmitVEXOpcodePrefix(TSFlags, CurByte, MI, Desc, OS);
   
+  // 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;
+  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 = X86II::getBaseOpcodeFor(TSFlags);
+  unsigned SrcRegNum = 0;
+  switch (TSFlags & X86II::FormMask) {
+  case X86II::MRMInitReg:
+    assert(0 && "FIXME: Remove this form when the JIT moves to MCCodeEmitter!");
+  default: errs() << "FORM: " << (TSFlags & X86II::FormMask) << "\n";
+    assert(0 && "Unknown FormMask value in X86MCCodeEmitter!");
+  case X86II::Pseudo: return; // Pseudo instructions encode to nothing.
+  case X86II::RawFrm:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    break;
+      
+  case X86II::AddRegFrm:
+    EmitByte(BaseOpcode + GetX86RegNum(MI.getOperand(CurOp++)), CurByte, OS);
+    break;
+      
+  case X86II::MRMDestReg:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp),
+                     GetX86RegNum(MI.getOperand(CurOp+1)), CurByte, OS);
+    CurOp += 2;
+    break;
+  
+  case X86II::MRMDestMem:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitMemModRMByte(MI, CurOp,
+                     GetX86RegNum(MI.getOperand(CurOp + X86AddrNumOperands)),
+                     TSFlags, CurByte, OS, Fixups);
+    CurOp += X86AddrNumOperands + 1;
+    break;
+      
+  case X86II::MRMSrcReg:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    SrcRegNum = CurOp + 1;
+
+    if (IsAVXForm) // Skip 1st src (which is encoded in VEX_VVVV)
+      SrcRegNum++;
+
+    EmitRegModRMByte(MI.getOperand(SrcRegNum),
+                     GetX86RegNum(MI.getOperand(CurOp)), CurByte, OS);
+    CurOp = SrcRegNum + 1;
+    break;
+    
+  case X86II::MRMSrcMem: {
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+
+    // FIXME: Maybe lea should have its own form?  This is a horrible hack.
+    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;
+    
+    EmitMemModRMByte(MI, CurOp+1, GetX86RegNum(MI.getOperand(CurOp)),
+                     TSFlags, CurByte, OS, Fixups);
+    CurOp += AddrOperands + 1;
+    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:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp++),
+                     (TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0r,
+                     CurByte, OS);
+    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:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitMemModRMByte(MI, CurOp, (TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0m,
+                     TSFlags, CurByte, OS, Fixups);
+    CurOp += X86AddrNumOperands;
+    break;
+  case X86II::MRM_C1:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitByte(0xC1, CurByte, OS);
+    break;
+  case X86II::MRM_C2:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitByte(0xC2, CurByte, OS);
+    break;
+  case X86II::MRM_C3:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitByte(0xC3, CurByte, OS);
+    break;
+  case X86II::MRM_C4:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitByte(0xC4, CurByte, OS);
+    break;
+  case X86II::MRM_C8:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitByte(0xC8, CurByte, OS);
+    break;
+  case X86II::MRM_C9:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitByte(0xC9, CurByte, OS);
+    break;
+  case X86II::MRM_E8:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitByte(0xE8, CurByte, OS);
+    break;
+  case X86II::MRM_F0:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitByte(0xF0, CurByte, OS);
+    break;
+  case X86II::MRM_F8:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitByte(0xF8, CurByte, OS);
+    break;
+  case X86II::MRM_F9:
+    EmitByte(BaseOpcode, CurByte, OS);
+    EmitByte(0xF9, CurByte, OS);
+    break;
+  }
+  
+  // If there is a remaining operand, it must be a trailing immediate.  Emit it
+  // according to the right size for the instruction.
+  if (CurOp != NumOps)
+    EmitImmediate(MI.getOperand(CurOp++),
+                  X86II::getSizeOfImm(TSFlags), getImmFixupKind(TSFlags),
+                  CurByte, OS, Fixups);
+  
+#ifndef NDEBUG
+  // FIXME: Verify.
+  if (/*!Desc.isVariadic() &&*/ CurOp != NumOps) {
+    errs() << "Cannot encode all operands of: ";
+    MI.dump();
+    errs() << '\n';
+    abort();
+  }
+#endif
 }