Enable symbolic evaluation on x86 64-bit binaries
[dyninst.git] / dataflowAPI / src / RoseInsnFactory.C
1 /*
2  * See the dyninst/COPYRIGHT file for copyright information.
3  * 
4  * We provide the Paradyn Tools (below described as "Paradyn")
5  * on an AS IS basis, and do not warrant its validity or performance.
6  * We reserve the right to update, modify, or discontinue this
7  * software at any time.  We shall have no obligation to supply such
8  * updates or modifications or any other form of support to you.
9  * 
10  * By your use of Paradyn, you understand and agree that we (or any
11  * other person or entity with proprietary rights in Paradyn) are
12  * under no obligation to provide either maintenance services,
13  * update services, notices of latent defects, or correction of
14  * defects for Paradyn.
15  * 
16  * This library is free software; you can redistribute it and/or
17  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
18  * License as published by the Free Software Foundation; either
19  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
20  * 
21  * This library is distributed in the hope that it will be useful,
22  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
23  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
24  * Lesser General Public License for more details.
25  * 
26  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
27  * License along with this library; if not, write to the Free Software
28  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
29  */
30 #include "RoseInsnFactory.h"
31 //#include "../rose/x86InstructionSemantics.h"
32 //#include "../rose/powerpcInstructionSemantics.h"
33
34 #include "Instruction.h"
35 #include "Operand.h"
36 #include "Expression.h"
37 #include "Dereference.h"
38 #include "Immediate.h"
39 #include <vector>
40
41 #include "../rose/SgAsmInstruction.h"
42 #include "../rose/SgAsmPowerpcInstruction.h"
43 #include "../rose/SgAsmx86Instruction.h"
44 #include "../rose/SgAsmExpression.h"
45
46 #include "ExpressionConversionVisitor.h"
47
48 using namespace Dyninst;
49 using namespace InstructionAPI;
50 using namespace DataflowAPI;
51
52 SgAsmInstruction *RoseInsnFactory::convert(const InstructionAPI::Instruction::Ptr &insn, uint64_t addr) {
53   SgAsmInstruction *rinsn = createInsn();
54   
55   rinsn->set_address(addr);
56   rinsn->set_mnemonic(insn->format());
57   setOpcode(rinsn, insn->getOperation().getID(), insn->getOperation().getPrefixID(), insn->getOperation().format());
58
59   // semantics don't support 64-bit code
60   setSizes(rinsn);
61
62   //rinsn->set_operandSize(x86_insnsize_32);
63   //rinsn->set_addressSize(x86_insnsize_32);
64   
65   std::vector<unsigned char> rawBytes;
66   for (unsigned i = 0; i < insn->size(); ++i) rawBytes.push_back(insn->rawByte(i));
67   rinsn->set_raw_bytes(rawBytes);
68   
69   // operand list
70   SgAsmOperandList *roperands = new SgAsmOperandList;
71   
72 //   std::cerr << "Converting " << insn->format(addr) << " @" << std::hex << addr << std::dec << std::endl;
73   
74 //   std::cerr << "checking instruction: " << insn->format(addr) << " for special handling" << std::endl;
75   if (handleSpecialCases(insn->getOperation().getID(), rinsn, roperands)) {
76       rinsn->set_operandList(roperands);
77       return rinsn;
78   }
79
80 //   std::cerr << "no special handling by opcode, checking if we should mangle operands..." << std::endl;
81   std::vector<InstructionAPI::Operand> operands;
82   insn->getOperands(operands);
83 //   std::cerr << "\t " << operands.size() << " operands" << std::endl;
84   massageOperands(insn, operands);
85   int i = 0;
86 //   std::cerr << "converting insn " << insn->format(addr) << std::endl;
87   for (std::vector<InstructionAPI::Operand>::iterator opi = operands.begin();
88        opi != operands.end();
89        ++opi, ++i) {
90       InstructionAPI::Operand &currOperand = *opi;
91 //       std::cerr << "Converting operand " << currOperand.format(arch(), addr) << std::endl;
92       roperands->append_operand(convertOperand(currOperand.getValue(), addr));
93   }  
94   rinsn->set_operandList(roperands);
95   return rinsn;
96 }
97
98 SgAsmExpression *RoseInsnFactory::convertOperand(const Expression::Ptr expression, uint64_t addr) {
99   if(!expression) return NULL;
100   ExpressionConversionVisitor visitor(arch(), addr);
101   expression->apply(&visitor);
102   return visitor.getRoseExpression();
103 }
104
105 ///////////// X86 //////////////////
106
107 SgAsmInstruction *RoseInsnX86Factory::createInsn() {
108   return new SgAsmx86Instruction;
109 }
110
111 // Note: convertKind is defined in convertOpcodes.C
112
113 void RoseInsnX86Factory::setOpcode(SgAsmInstruction *insn, entryID opcode, prefixEntryID prefix, std::string) {
114   SgAsmx86Instruction *tmp = static_cast<SgAsmx86Instruction *>(insn);
115   
116   tmp->set_kind(convertKind(opcode, prefix));
117 }
118
119 void RoseInsnX86Factory::setSizes(SgAsmInstruction *insn) {
120   SgAsmx86Instruction *tmp = static_cast<SgAsmx86Instruction *>(insn);
121   if (a == Arch_x86_64) {
122       tmp->set_operandSize(x86_insnsize_64);
123       tmp->set_addressSize(x86_insnsize_64);
124   } else {
125       tmp->set_operandSize(x86_insnsize_32);
126       tmp->set_addressSize(x86_insnsize_32);
127   }
128 }
129
130 bool RoseInsnX86Factory::handleSpecialCases(entryID, SgAsmInstruction *, SgAsmOperandList *) {
131   // Does nothing?
132
133   return false;
134 }
135
136 void RoseInsnX86Factory::massageOperands(const InstructionAPI::Instruction::Ptr &insn, 
137                                          std::vector<InstructionAPI::Operand> &operands) {
138   switch (insn->getOperation().getID()) {
139   case e_lea: {
140     // ROSE expects there to be a "memory reference" statement wrapping the
141     // address calculation. It then unwraps it. 
142     Dereference::Ptr tmp = Dereference::Ptr(new Dereference(operands[1].getValue(), u32));
143     operands[1] = Operand(tmp, operands[1].isRead(), operands[1].isWritten());
144     operands.resize(2);
145     break;  
146   }
147   case e_push:
148   case e_pop:
149     operands.resize(1);
150     break;
151   case e_cmpxch:
152     operands.resize(2);
153     break;
154   case e_movsb:
155   case e_movsd:
156   case e_movsw:
157     // No operands
158     operands.clear();
159     break;
160   case e_cmpsb:
161   case e_cmpsw:
162   case e_cmpsd:
163     // No operands
164     operands.clear();
165     break;
166   case e_scasb:
167   case e_scasd:
168   case e_scasw:
169     // Same here
170     operands.clear();
171     break;
172   case e_stosb:
173   case e_stosd:
174   case e_stosw:
175     // Also, no operands
176     operands.clear();
177     break;
178   case e_jcxz_jec:
179     operands.resize(1);
180     break;
181   case e_cbw:
182   case e_cwde:
183   case e_cdq:
184     // Nada
185     operands.clear();
186     break;
187   case e_popad:
188   case e_pushfd:
189     operands.clear();
190     break;
191   case e_lodsd:
192   case e_lodsb:
193   case e_lodsw:
194       operands.clear();
195       break;
196   case e_pushad:
197       operands.clear();
198       break;
199   case e_loop:
200   case e_loope:
201   case e_loopn:
202       operands.resize(1);
203       break;
204   case e_ret_far:
205   case e_ret_near:
206           if (operands.size() == 2) {
207                   operands[0]=operands[1];
208           }
209           operands.resize(1);
210           break;
211   default:
212     break;
213   }
214 }
215
216
217 //////////// PPC ///////////////////
218 // Note: convertKind is defined in convertOpcodes.C
219
220 SgAsmInstruction *RoseInsnPPCFactory::createInsn() {
221   return new SgAsmPowerpcInstruction;
222 }
223
224 void RoseInsnPPCFactory::setOpcode(SgAsmInstruction *insn, entryID opcode, prefixEntryID /*prefix*/, std::string mnem) {
225   SgAsmPowerpcInstruction *tmp = static_cast<SgAsmPowerpcInstruction *>(insn);
226   kind = convertKind(opcode, mnem);
227   tmp->set_kind(kind);
228 }
229
230
231 void RoseInsnPPCFactory::setSizes(SgAsmInstruction *) {
232 }
233
234
235 bool RoseInsnPPCFactory::handleSpecialCases(entryID iapi_opcode, 
236                                             SgAsmInstruction *insn, 
237                                             SgAsmOperandList *rose_operands) {
238   SgAsmPowerpcInstruction *rose_insn = static_cast<SgAsmPowerpcInstruction *>(insn);
239
240   switch(iapi_opcode) {
241   case power_op_b:
242   case power_op_bc:
243   case power_op_bcctr:
244   case power_op_bclr: {
245     unsigned int raw = 0;
246     int branch_target = 0;
247     unsigned int bo = 0, bi = 0;
248     std::vector<unsigned char> bytes = rose_insn->get_raw_bytes();
249     for(unsigned i = 0; i < bytes.size(); i++) {
250       raw = raw << 8;
251       raw |= bytes[i];
252     }
253     bool isAbsolute = (bool)(raw & 0x00000002);
254     bool isLink = (bool)(raw & 0x00000001);
255     rose_insn->set_kind(makeRoseBranchOpcode(iapi_opcode, isAbsolute, isLink));
256     if(power_op_b == iapi_opcode) {
257       branch_target = ((raw >> 2) & 0x00FFFFFF) << 2;
258       branch_target = (branch_target << 8) >> 8;
259     } else {
260       if(power_op_bc == iapi_opcode) {
261         branch_target = ((raw >> 2) & 0x00003FFF) << 2;
262         branch_target = (branch_target << 18) >> 18;
263         //cerr << "14-bit branch target: " << branch_target << endl;
264       }
265       bo = ((raw >> 21) & 0x0000001F);
266       bi = ((raw >> 16) & 0x0000001F);
267       rose_operands->append_operand(new SgAsmByteValueExpression(bo));
268       rose_operands->append_operand(new SgAsmPowerpcRegisterReferenceExpression(powerpc_regclass_cr, bi,
269                                                                                 powerpc_condreggranularity_bit));
270     }
271     if(branch_target) {
272       rose_operands->append_operand(new SgAsmDoubleWordValueExpression(branch_target));
273     } else if(power_op_bcctr == iapi_opcode) {
274       rose_operands->append_operand(new SgAsmPowerpcRegisterReferenceExpression(powerpc_regclass_spr, powerpc_spr_ctr));
275     } else {
276       assert(power_op_bclr == iapi_opcode);
277       rose_operands->append_operand(new SgAsmPowerpcRegisterReferenceExpression(powerpc_regclass_spr, powerpc_spr_lr));
278     }
279     return true;
280   }
281     break;
282   case power_op_sc:
283   case power_op_svcs: {
284     //cerr << "special-casing syscall insn" << endl;
285     unsigned int raw = 0;
286     std::vector<unsigned char> bytes = rose_insn->get_raw_bytes();
287     for(unsigned i = 0; i < bytes.size(); i++) {
288       raw = raw << 8;
289       raw |= bytes[i];
290     }
291     unsigned int lev = (raw >> 5) & 0x7F;
292     rose_operands->append_operand(new SgAsmByteValueExpression(lev));
293     //cerr << "LEV = " << lev << endl;
294     return true;
295   }
296   default:
297     return false;
298   }
299   
300 }  
301
302 void RoseInsnPPCFactory::massageOperands(const InstructionAPI::Instruction::Ptr &insn, 
303                                          std::vector<InstructionAPI::Operand> &operands) {
304   /*
305   if(insn->writesMemory())
306     std::swap(operands[0], operands[1]);
307   */
308   entryID opcode = insn->getOperation().getID();
309   // Anything that's writing RA, ROSE expects in RA, RS, RB/immediates form.
310   // Any store, however, ROSE expects in RS, RA, RB/displacement form.  Very confusing,
311   // but we handle it cleanly here.
312   if(!operands[0].isWritten() && operands.size() >= 2 &&
313      operands[1].isWritten() && !operands[1].writesMemory()) {
314     //std::cerr << "swapping RS and RA in " << insn->format() << std::endl;
315     std::swap(operands[0], operands[1]);
316   }
317   if(opcode == power_op_cmp ||
318      opcode == power_op_cmpl ||
319      opcode == power_op_cmpi ||
320      opcode == power_op_cmpli) {
321     operands.push_back(Operand(Immediate::makeImmediate(Result(u8, 1)), false, false));
322     std::swap(operands[2], operands[3]);
323     std::swap(operands[1], operands[2]);
324   }
325   if(insn->getOperation().format().find(".") != std::string::npos &&
326      insn->getOperation().getID() != power_op_stwcx_rc) {
327     operands.pop_back();
328   }
329
330   // Convert to ROSE so we can use numeric greater than/less than
331
332   if(kind >= powerpc_lbz && kind <= powerpc_lwzx) {
333     operands.resize(2);
334   }
335   if(kind >= powerpc_stb && kind <= powerpc_stwx) {
336     operands.resize(2);
337   }
338
339   return;
340 }
341