2010-05-05 Zoltan Varga <vargaz@gmail.com>
[mono.git] / mono / mini / tramp-amd64.c
1 /*
2  * tramp-amd64.c: JIT trampoline code for amd64
3  *
4  * Authors:
5  *   Dietmar Maurer (dietmar@ximian.com)
6  *   Zoltan Varga (vargaz@gmail.com)
7  *
8  * (C) 2001 Ximian, Inc.
9  */
10
11 #include <config.h>
12 #include <glib.h>
13
14 #include <mono/metadata/appdomain.h>
15 #include <mono/metadata/marshal.h>
16 #include <mono/metadata/tabledefs.h>
17 #include <mono/metadata/mono-debug-debugger.h>
18 #include <mono/metadata/monitor.h>
19 #include <mono/arch/amd64/amd64-codegen.h>
20
21 #include <mono/utils/memcheck.h>
22
23 #include "mini.h"
24 #include "mini-amd64.h"
25
26 #define IS_REX(inst) (((inst) >= 0x40) && ((inst) <= 0x4f))
27
28 static guint8* nullified_class_init_trampoline;
29
30 /*
31  * mono_arch_get_unbox_trampoline:
32  * @gsctx: the generic sharing context
33  * @m: method pointer
34  * @addr: pointer to native code for @m
35  *
36  * when value type methods are called through the vtable we need to unbox the
37  * this argument. This method returns a pointer to a trampoline which does
38  * unboxing before calling the method
39  */
40 gpointer
41 mono_arch_get_unbox_trampoline (MonoGenericSharingContext *gsctx, MonoMethod *m, gpointer addr)
42 {
43         guint8 *code, *start;
44         int this_reg;
45
46         MonoDomain *domain = mono_domain_get ();
47
48         this_reg = mono_arch_get_this_arg_reg (mono_method_signature (m), gsctx, NULL);
49
50         start = code = mono_domain_code_reserve (domain, 20);
51
52         amd64_alu_reg_imm (code, X86_ADD, this_reg, sizeof (MonoObject));
53         /* FIXME: Optimize this */
54         amd64_mov_reg_imm (code, AMD64_RAX, addr);
55         amd64_jump_reg (code, AMD64_RAX);
56         g_assert ((code - start) < 20);
57
58         mono_arch_flush_icache (start, code - start);
59
60         return start;
61 }
62
63 /*
64  * mono_arch_get_static_rgctx_trampoline:
65  *
66  *   Create a trampoline which sets RGCTX_REG to MRGCTX, then jumps to ADDR.
67  */
68 gpointer
69 mono_arch_get_static_rgctx_trampoline (MonoMethod *m, MonoMethodRuntimeGenericContext *mrgctx, gpointer addr)
70 {
71         guint8 *code, *start;
72         int buf_len;
73
74         MonoDomain *domain = mono_domain_get ();
75
76 #ifdef MONO_ARCH_NOMAP32BIT
77         buf_len = 32;
78 #else
79         /* AOTed code could still have a non-32 bit address */
80         if ((((guint64)addr) >> 32) == 0)
81                 buf_len = 16;
82         else
83                 buf_len = 30;
84 #endif
85
86         start = code = mono_domain_code_reserve (domain, buf_len);
87
88         amd64_mov_reg_imm (code, MONO_ARCH_RGCTX_REG, mrgctx);
89         amd64_jump_code (code, addr);
90         g_assert ((code - start) < buf_len);
91
92         mono_arch_flush_icache (start, code - start);
93
94         return start;
95 }
96
97 gpointer
98 mono_arch_get_llvm_imt_trampoline (MonoDomain *domain, MonoMethod *m, int vt_offset)
99 {
100         guint8 *code, *start;
101         int buf_len;
102         int this_reg;
103
104         buf_len = 32;
105
106         start = code = mono_domain_code_reserve (domain, buf_len);
107
108         this_reg = mono_arch_get_this_arg_reg (mono_method_signature (m), NULL, NULL);
109
110         /* Set imt arg */
111         amd64_mov_reg_imm (code, MONO_ARCH_IMT_REG, m);
112         /* Load vtable address */
113         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RAX, this_reg, 0, 8);
114         amd64_jump_membase (code, AMD64_RAX, vt_offset);
115         amd64_ret (code);
116
117         g_assert ((code - start) < buf_len);
118
119         mono_arch_flush_icache (start, code - start);
120
121         return start;
122 }
123
124 /*
125  * mono_arch_patch_callsite:
126  *
127  *   Patch the callsite whose address is given by ORIG_CODE so it calls ADDR. ORIG_CODE
128  * points to the pc right after the call.
129  */
130 void
131 mono_arch_patch_callsite (guint8 *method_start, guint8 *orig_code, guint8 *addr)
132 {
133         guint8 *code;
134         guint8 buf [16];
135         gboolean can_write = mono_breakpoint_clean_code (method_start, orig_code, 14, buf, sizeof (buf));
136
137         code = buf + 14;
138
139         if (((code [-13] == 0x49) && (code [-12] == 0xbb)) || (code [-5] == 0xe8)) {
140                 if (code [-5] != 0xe8) {
141                         if (can_write) {
142                                 InterlockedExchangePointer ((gpointer*)(orig_code - 11), addr);
143                                 VALGRIND_DISCARD_TRANSLATIONS (orig_code - 11, sizeof (gpointer));
144                         }
145                 } else {
146                         if ((((guint64)(addr)) >> 32) != 0) {
147 #ifdef MONO_ARCH_NOMAP32BIT
148                                 /* Print some diagnostics */
149                                 MonoJitInfo *ji = mono_jit_info_table_find (mono_domain_get (), (char*)orig_code);
150                                 if (ji)
151                                         fprintf (stderr, "At %s, offset 0x%zx\n", mono_method_full_name (ji->method, TRUE), (guint8*)orig_code - (guint8*)ji->code_start);
152                                 fprintf (stderr, "Addr: %p\n", addr);
153                                 ji = mono_jit_info_table_find (mono_domain_get (), (char*)addr);
154                                 if (ji)
155                                         fprintf (stderr, "Callee: %s\n", mono_method_full_name (ji->method, TRUE));
156                                 g_assert_not_reached ();
157 #else
158                                 /* 
159                                  * This might happen when calling AOTed code. Create a thunk.
160                                  */
161                                 guint8 *thunk_start, *thunk_code;
162
163                                 thunk_start = thunk_code = mono_domain_code_reserve (mono_domain_get (), 32);
164                                 amd64_jump_membase (thunk_code, AMD64_RIP, 0);
165                                 *(guint64*)thunk_code = (guint64)addr;
166                                 addr = thunk_start;
167                                 g_assert ((((guint64)(addr)) >> 32) == 0);
168                                 mono_arch_flush_icache (thunk_start, thunk_code - thunk_start);
169 #endif
170                         }
171                         g_assert ((((guint64)(orig_code)) >> 32) == 0);
172                         if (can_write) {
173                                 InterlockedExchange ((gint32*)(orig_code - 4), ((gint64)addr - (gint64)orig_code));
174                                 VALGRIND_DISCARD_TRANSLATIONS (orig_code - 5, 4);
175                         }
176                 }
177         }
178         else if ((code [-7] == 0x41) && (code [-6] == 0xff) && (code [-5] == 0x15)) {
179                 /* call *<OFFSET>(%rip) */
180                 gpointer *got_entry = (gpointer*)((guint8*)orig_code + (*(guint32*)(orig_code - 4)));
181                 if (can_write) {
182                         InterlockedExchangePointer (got_entry, addr);
183                         VALGRIND_DISCARD_TRANSLATIONS (orig_code - 5, sizeof (gpointer));
184                 }
185         }
186 }
187
188 void
189 mono_arch_patch_plt_entry (guint8 *code, gpointer *got, mgreg_t *regs, guint8 *addr)
190 {
191         gint32 disp;
192         gpointer *plt_jump_table_entry;
193
194         /* A PLT entry: jmp *<DISP>(%rip) */
195         g_assert (code [0] == 0xff);
196         g_assert (code [1] == 0x25);
197
198         disp = *(gint32*)(code + 2);
199
200         plt_jump_table_entry = (gpointer*)(code + 6 + disp);
201
202         InterlockedExchangePointer (plt_jump_table_entry, addr);
203 }
204
205 void
206 mono_arch_nullify_class_init_trampoline (guint8 *code, mgreg_t *regs)
207 {
208         guint8 buf [16];
209         MonoJitInfo *ji = NULL;
210         gboolean can_write;
211
212         if (mono_use_llvm) {
213                 /* code - 7 might be before the start of the method */
214                 /* FIXME: Avoid this expensive call somehow */
215                 ji = mono_jit_info_table_find (mono_domain_get (), (char*)code);
216         }
217
218         can_write = mono_breakpoint_clean_code (ji ? ji->code_start : NULL, code, 7, buf, sizeof (buf));
219
220         if (!can_write)
221                 return;
222
223         code -= 3;
224
225         /* 
226          * A given byte sequence can match more than case here, so we have to be
227          * really careful about the ordering of the cases. Longer sequences
228          * come first.
229          */
230         if ((buf [0] == 0x41) && (buf [1] == 0xff) && (buf [2] == 0x15)) {
231                 gpointer *vtable_slot;
232
233                 /* call *<OFFSET>(%rip) */
234                 vtable_slot = mono_get_vcall_slot_addr (code + 3, regs);
235                 g_assert (vtable_slot);
236
237                 *vtable_slot = nullified_class_init_trampoline;
238         } else if (buf [2] == 0xe8) {
239                 /* call <TARGET> */
240                 //guint8 *buf = code - 2;
241
242                 /* 
243                  * It would be better to replace the call with nops, but that doesn't seem
244                  * to work on SMP machines even when the whole call is inside a cache line.
245                  * Patching the call address seems to work.
246                  */
247                 /*
248                 buf [0] = 0x66;
249                 buf [1] = 0x66;
250                 buf [2] = 0x90;
251                 buf [3] = 0x66;
252                 buf [4] = 0x90;
253                 */
254
255                 mono_arch_patch_callsite (code - 2, code - 2 + 5, nullified_class_init_trampoline);
256         } else if ((buf [5] == 0xff) && x86_modrm_mod (buf [6]) == 3 && x86_modrm_reg (buf [6]) == 2) {
257                 /* call *<reg> */
258                 /* Generated by the LLVM JIT or on platforms without MAP_32BIT set */
259                 guint8* buf = code;
260
261                 /* FIXME: Not thread safe */
262                 buf [1] = 0x90;
263                 buf [2] = 0x90;
264         } else if (buf [4] == 0x90 || buf [5] == 0xeb || buf [6] == 0x66) {
265                 /* Already changed by another thread */
266                 ;
267         } else {
268                 printf ("Invalid trampoline sequence: %x %x %x %x %x %x %x\n", buf [0], buf [1], buf [2], buf [3],
269                         buf [4], buf [5], buf [6]);
270                 g_assert_not_reached ();
271         }
272 }
273
274 void
275 mono_arch_nullify_plt_entry (guint8 *code, mgreg_t *regs)
276 {
277         if (mono_aot_only && !nullified_class_init_trampoline)
278                 nullified_class_init_trampoline = mono_aot_get_trampoline ("nullified_class_init_trampoline");
279
280         mono_arch_patch_plt_entry (code, NULL, regs, nullified_class_init_trampoline);
281 }
282
283 guchar*
284 mono_arch_create_generic_trampoline (MonoTrampolineType tramp_type, MonoTrampInfo **info, gboolean aot)
285 {
286         guint8 *buf, *code, *tramp, *br [2], *r11_save_code, *after_r11_save_code;
287         int i, lmf_offset, offset, res_offset, arg_offset, rax_offset, tramp_offset, saved_regs_offset;
288         int saved_fpregs_offset, rbp_offset, framesize, orig_rsp_to_rbp_offset, cfa_offset;
289         gboolean has_caller;
290         GSList *unwind_ops = NULL;
291         MonoJumpInfo *ji = NULL;
292
293         if (tramp_type == MONO_TRAMPOLINE_JUMP)
294                 has_caller = FALSE;
295         else
296                 has_caller = TRUE;
297
298         code = buf = mono_global_codeman_reserve (538);
299
300         framesize = 538 + sizeof (MonoLMF);
301         framesize = (framesize + (MONO_ARCH_FRAME_ALIGNMENT - 1)) & ~ (MONO_ARCH_FRAME_ALIGNMENT - 1);
302
303         orig_rsp_to_rbp_offset = 0;
304         r11_save_code = code;
305         /* Reserve 5 bytes for the mov_membase_reg to save R11 */
306         code += 5;
307         after_r11_save_code = code;
308
309         // CFA = sp + 16 (the trampoline address is on the stack)
310         cfa_offset = 16;
311         mono_add_unwind_op_def_cfa (unwind_ops, code, buf, AMD64_RSP, 16);
312         // IP saved at CFA - 8
313         mono_add_unwind_op_offset (unwind_ops, code, buf, AMD64_RIP, -8);
314
315         /* Pop the return address off the stack */
316         amd64_pop_reg (code, AMD64_R11);
317         orig_rsp_to_rbp_offset += 8;
318
319         cfa_offset -= 8;
320         mono_add_unwind_op_def_cfa_offset (unwind_ops, code, buf, cfa_offset);
321
322         /* 
323          * Allocate a new stack frame
324          */
325         amd64_push_reg (code, AMD64_RBP);
326         cfa_offset += 8;
327         mono_add_unwind_op_def_cfa_offset (unwind_ops, code, buf, cfa_offset);
328         mono_add_unwind_op_offset (unwind_ops, code, buf, AMD64_RBP, - cfa_offset);
329
330         orig_rsp_to_rbp_offset -= 8;
331         amd64_mov_reg_reg (code, AMD64_RBP, AMD64_RSP, 8);
332         mono_add_unwind_op_def_cfa_reg (unwind_ops, code, buf, AMD64_RBP);
333         amd64_alu_reg_imm (code, X86_SUB, AMD64_RSP, framesize);
334
335         offset = 0;
336         rbp_offset = - offset;
337
338         offset += 8;
339         rax_offset = - offset;
340
341         offset += 8;
342         tramp_offset = - offset;
343
344         offset += 8;
345         arg_offset = - offset;
346
347         /* Compute the trampoline address from the return address */
348         if (aot) {
349                 /* 7 = length of call *<offset>(rip) */
350                 amd64_alu_reg_imm (code, X86_SUB, AMD64_R11, 7);
351         } else {
352                 /* 5 = length of amd64_call_membase () */
353                 amd64_alu_reg_imm (code, X86_SUB, AMD64_R11, 5);
354         }
355         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, tramp_offset, AMD64_R11, 8);
356
357         offset += 8;
358         res_offset = - offset;
359
360         /* Save all registers */
361
362         offset += AMD64_NREG * 8;
363         saved_regs_offset = - offset;
364         for (i = 0; i < AMD64_NREG; ++i) {
365                 if (i == AMD64_RBP) {
366                         /* RAX is already saved */
367                         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RAX, AMD64_RBP, rbp_offset, 8);
368                         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, saved_regs_offset + (i * 8), AMD64_RAX, 8);
369                 } else if (i != AMD64_R11) {
370                         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, saved_regs_offset + (i * 8), i, 8);
371                 } else {
372                         /* We have to save R11 right at the start of
373                            the trampoline code because it's used as a
374                            scratch register */
375                         amd64_mov_membase_reg (r11_save_code, AMD64_RSP, saved_regs_offset + orig_rsp_to_rbp_offset + (i * 8), i, 8);
376                         g_assert (r11_save_code == after_r11_save_code);
377                 }
378         }
379         offset += 8 * 8;
380         saved_fpregs_offset = - offset;
381         for (i = 0; i < 8; ++i)
382                 amd64_movsd_membase_reg (code, AMD64_RBP, saved_fpregs_offset + (i * 8), i);
383
384         if (tramp_type != MONO_TRAMPOLINE_GENERIC_CLASS_INIT &&
385                         tramp_type != MONO_TRAMPOLINE_MONITOR_ENTER &&
386                         tramp_type != MONO_TRAMPOLINE_MONITOR_EXIT) {
387                 /* Obtain the trampoline argument which is encoded in the instruction stream */
388                 if (aot) {
389                         /* Load the GOT offset */
390                         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_RBP, tramp_offset, 8);
391                         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RAX, AMD64_R11, 7, 4);
392                         /* Compute the address of the GOT slot */
393                         amd64_alu_reg_reg_size (code, X86_ADD, AMD64_R11, AMD64_RAX, 8);
394                         /* Load the value */
395                         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_R11, 0, 8);
396                 } else {                        
397                         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_RBP, tramp_offset, 8);
398                         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RAX, AMD64_R11, 5, 1);
399                         amd64_widen_reg (code, AMD64_RAX, AMD64_RAX, TRUE, FALSE);
400                         amd64_alu_reg_imm_size (code, X86_CMP, AMD64_RAX, 4, 1);
401                         br [0] = code;
402                         x86_branch8 (code, X86_CC_NE, 6, FALSE);
403                         /* 32 bit immediate */
404                         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_R11, 6, 4);
405                         br [1] = code;
406                         x86_jump8 (code, 10);
407                         /* 64 bit immediate */
408                         mono_amd64_patch (br [0], code);
409                         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_R11, 6, 8);
410                         mono_amd64_patch (br [1], code);
411                 }
412                 amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, arg_offset, AMD64_R11, 8);
413         } else {
414                 amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_RBP, saved_regs_offset + (MONO_AMD64_ARG_REG1 * 8), 8);
415                 amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, arg_offset, AMD64_R11, 8);
416         }
417
418         /* Save LMF begin */
419
420         offset += sizeof (MonoLMF);
421         lmf_offset = - offset;
422
423         /* Save ip */
424         if (has_caller)
425                 amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_RBP, 8, 8);
426         else
427                 amd64_mov_reg_imm (code, AMD64_R11, 0);
428         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, rip), AMD64_R11, 8);
429         /* Save fp */
430         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_RSP, framesize, 8);
431         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, rbp), AMD64_R11, 8);
432         /* Save sp */
433         amd64_mov_reg_reg (code, AMD64_R11, AMD64_RSP, 8);
434         amd64_alu_reg_imm (code, X86_ADD, AMD64_R11, framesize + 16);
435         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, rsp), AMD64_R11, 8);
436         /* Save method */
437         if (tramp_type == MONO_TRAMPOLINE_JIT || tramp_type == MONO_TRAMPOLINE_JUMP) {
438                 amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_RBP, arg_offset, 8);
439                 amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, method), AMD64_R11, 8);
440         } else {
441                 amd64_mov_membase_imm (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, method), 0, 8);
442         }
443         /* Save callee saved regs */
444 #ifdef TARGET_WIN32
445         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, rdi), AMD64_RDI, 8);
446         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, rsi), AMD64_RSI, 8);
447 #endif
448         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, rbx), AMD64_RBX, 8);
449         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, r12), AMD64_R12, 8);
450         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, r13), AMD64_R13, 8);
451         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, r14), AMD64_R14, 8);
452         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, r15), AMD64_R15, 8);
453
454         if (aot) {
455                 code = mono_arch_emit_load_aotconst (buf, code, &ji, MONO_PATCH_INFO_JIT_ICALL_ADDR, "mono_get_lmf_addr");
456         } else {
457                 amd64_mov_reg_imm (code, AMD64_R11, mono_get_lmf_addr);
458         }
459         amd64_call_reg (code, AMD64_R11);
460
461         /* Save lmf_addr */
462         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, lmf_addr), AMD64_RAX, 8);
463         /* Save previous_lmf */
464         /* Set the lowest bit to 1 to signal that this LMF has the ip field set */
465         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_RAX, 0, 8);
466         amd64_alu_reg_imm_size (code, X86_ADD, AMD64_R11, 1, 8);
467         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, previous_lmf), AMD64_R11, 8);
468         /* Set new lmf */
469         amd64_lea_membase (code, AMD64_R11, AMD64_RBP, lmf_offset);
470         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RAX, 0, AMD64_R11, 8);
471
472         /* Save LMF end */
473
474         /* Arg1 is the pointer to the saved registers */
475         amd64_lea_membase (code, AMD64_ARG_REG1, AMD64_RBP, saved_regs_offset);
476
477         /* Arg2 is the address of the calling code */
478         if (has_caller)
479                 amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_ARG_REG2, AMD64_RBP, 8, 8);
480         else
481                 amd64_mov_reg_imm (code, AMD64_ARG_REG2, 0);
482
483         /* Arg3 is the method/vtable ptr */
484         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_ARG_REG3, AMD64_RBP, arg_offset, 8);
485
486         /* Arg4 is the trampoline address */
487         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_ARG_REG4, AMD64_RBP, tramp_offset, 8);
488
489         if (aot) {
490                 char *icall_name = g_strdup_printf ("trampoline_func_%d", tramp_type);
491                 code = mono_arch_emit_load_aotconst (buf, code, &ji, MONO_PATCH_INFO_JIT_ICALL_ADDR, icall_name);
492         } else {
493                 tramp = (guint8*)mono_get_trampoline_func (tramp_type);
494                 amd64_mov_reg_imm (code, AMD64_R11, tramp);
495         }
496         amd64_call_reg (code, AMD64_R11);
497
498         /* Check for thread interruption */
499         /* This is not perf critical code so no need to check the interrupt flag */
500         /* 
501          * Have to call the _force_ variant, since there could be a protected wrapper on the top of the stack.
502          */
503         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, res_offset, AMD64_RAX, 8);
504         if (aot) {
505                 code = mono_arch_emit_load_aotconst (buf, code, &ji, MONO_PATCH_INFO_JIT_ICALL_ADDR, "mono_thread_force_interruption_checkpoint");
506         } else {
507                 amd64_mov_reg_imm (code, AMD64_R11, (guint8*)mono_thread_force_interruption_checkpoint);
508         }
509         amd64_call_reg (code, AMD64_R11);
510
511         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RAX, AMD64_RBP, res_offset, 8);      
512
513         /* Restore LMF */
514
515         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RCX, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, previous_lmf), 8);
516         amd64_alu_reg_imm_size (code, X86_SUB, AMD64_RCX, 1, 8);
517         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_R11, AMD64_RBP, lmf_offset + G_STRUCT_OFFSET (MonoLMF, lmf_addr), 8);
518         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_R11, 0, AMD64_RCX, 8);
519
520         /* 
521          * Save rax to the stack, after the leave instruction, this will become part of
522          * the red zone.
523          */
524         amd64_mov_membase_reg (code, AMD64_RBP, rax_offset, AMD64_RAX, 8);
525
526         /* Restore argument registers, r10 (needed to pass rgctx to
527            static shared generic methods), r11 (imt register for
528            interface calls), and rax (needed for direct calls to C vararg functions). */
529         for (i = 0; i < AMD64_NREG; ++i)
530                 if (AMD64_IS_ARGUMENT_REG (i) || i == AMD64_R10 || i == AMD64_R11 || i == AMD64_RAX)
531                         amd64_mov_reg_membase (code, i, AMD64_RBP, saved_regs_offset + (i * 8), 8);
532
533         for (i = 0; i < 8; ++i)
534                 amd64_movsd_reg_membase (code, i, AMD64_RBP, saved_fpregs_offset + (i * 8));
535
536         /* Restore stack */
537         amd64_leave (code);
538
539         if (MONO_TRAMPOLINE_TYPE_MUST_RETURN (tramp_type)) {
540                 /* Load result */
541                 amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RAX, AMD64_RSP, rax_offset - 0x8, 8);
542                 amd64_ret (code);
543         } else {
544                 /* call the compiled method using the saved rax */
545                 amd64_jump_membase (code, AMD64_RSP, rax_offset - 0x8);
546         }
547
548         g_assert ((code - buf) <= 538);
549
550         mono_arch_flush_icache (buf, code - buf);
551
552         if (tramp_type == MONO_TRAMPOLINE_CLASS_INIT) {
553                 /* Initialize the nullified class init trampoline used in the AOT case */
554                 nullified_class_init_trampoline = mono_arch_get_nullified_class_init_trampoline (NULL);
555         }
556
557         if (info)
558                 *info = mono_tramp_info_create (g_strdup_printf ("generic_trampoline_%d", tramp_type), buf, code - buf, ji, unwind_ops);
559
560         return buf;
561 }
562
563 gpointer
564 mono_arch_get_nullified_class_init_trampoline (MonoTrampInfo **info)
565 {
566         guint8 *code, *buf;
567
568         code = buf = mono_global_codeman_reserve (16);
569         amd64_ret (code);
570
571         mono_arch_flush_icache (buf, code - buf);
572
573         if (info)
574                 *info = mono_tramp_info_create (g_strdup_printf ("nullified_class_init_trampoline"), buf, code - buf, NULL, NULL);
575
576         return buf;
577 }
578
579 gpointer
580 mono_arch_create_specific_trampoline (gpointer arg1, MonoTrampolineType tramp_type, MonoDomain *domain, guint32 *code_len)
581 {
582         guint8 *code, *buf, *tramp;
583         int size;
584
585         tramp = mono_get_trampoline_code (tramp_type);
586
587         if ((((guint64)arg1) >> 32) == 0)
588                 size = 5 + 1 + 4;
589         else
590                 size = 5 + 1 + 8;
591
592         code = buf = mono_domain_code_reserve_align (domain, size, 1);
593
594         amd64_call_code (code, tramp);
595         /* The trampoline code will obtain the argument from the instruction stream */
596         if ((((guint64)arg1) >> 32) == 0) {
597                 *code = 0x4;
598                 *(guint32*)(code + 1) = (gint64)arg1;
599                 code += 5;
600         } else {
601                 *code = 0x8;
602                 *(guint64*)(code + 1) = (gint64)arg1;
603                 code += 9;
604         }
605
606         g_assert ((code - buf) <= size);
607
608         if (code_len)
609                 *code_len = size;
610
611         mono_arch_flush_icache (buf, size);
612
613         return buf;
614 }       
615
616 gpointer
617 mono_arch_create_rgctx_lazy_fetch_trampoline (guint32 slot, MonoTrampInfo **info, gboolean aot)
618 {
619         guint8 *tramp;
620         guint8 *code, *buf;
621         guint8 **rgctx_null_jumps;
622         int tramp_size;
623         int depth, index;
624         int i;
625         gboolean mrgctx;
626         MonoJumpInfo *ji = NULL;
627         GSList *unwind_ops = NULL;
628         char *name;
629
630         mrgctx = MONO_RGCTX_SLOT_IS_MRGCTX (slot);
631         index = MONO_RGCTX_SLOT_INDEX (slot);
632         if (mrgctx)
633                 index += MONO_SIZEOF_METHOD_RUNTIME_GENERIC_CONTEXT / sizeof (gpointer);
634         for (depth = 0; ; ++depth) {
635                 int size = mono_class_rgctx_get_array_size (depth, mrgctx);
636
637                 if (index < size - 1)
638                         break;
639                 index -= size - 1;
640         }
641
642         tramp_size = 64 + 8 * depth;
643
644         code = buf = mono_global_codeman_reserve (tramp_size);
645
646         unwind_ops = mono_arch_get_cie_program ();
647
648         rgctx_null_jumps = g_malloc (sizeof (guint8*) * (depth + 2));
649
650         if (mrgctx) {
651                 /* get mrgctx ptr */
652                 amd64_mov_reg_reg (code, AMD64_RAX, AMD64_ARG_REG1, 8);
653         } else {
654                 /* load rgctx ptr from vtable */
655                 amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RAX, AMD64_ARG_REG1, G_STRUCT_OFFSET (MonoVTable, runtime_generic_context), 8);
656                 /* is the rgctx ptr null? */
657                 amd64_test_reg_reg (code, AMD64_RAX, AMD64_RAX);
658                 /* if yes, jump to actual trampoline */
659                 rgctx_null_jumps [0] = code;
660                 amd64_branch8 (code, X86_CC_Z, -1, 1);
661         }
662
663         for (i = 0; i < depth; ++i) {
664                 /* load ptr to next array */
665                 if (mrgctx && i == 0)
666                         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RAX, AMD64_RAX, MONO_SIZEOF_METHOD_RUNTIME_GENERIC_CONTEXT, 8);
667                 else
668                         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RAX, AMD64_RAX, 0, 8);
669                 /* is the ptr null? */
670                 amd64_test_reg_reg (code, AMD64_RAX, AMD64_RAX);
671                 /* if yes, jump to actual trampoline */
672                 rgctx_null_jumps [i + 1] = code;
673                 amd64_branch8 (code, X86_CC_Z, -1, 1);
674         }
675
676         /* fetch slot */
677         amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RAX, AMD64_RAX, sizeof (gpointer) * (index + 1), 8);
678         /* is the slot null? */
679         amd64_test_reg_reg (code, AMD64_RAX, AMD64_RAX);
680         /* if yes, jump to actual trampoline */
681         rgctx_null_jumps [depth + 1] = code;
682         amd64_branch8 (code, X86_CC_Z, -1, 1);
683         /* otherwise return */
684         amd64_ret (code);
685
686         for (i = mrgctx ? 1 : 0; i <= depth + 1; ++i)
687                 x86_patch (rgctx_null_jumps [i], code);
688
689         g_free (rgctx_null_jumps);
690
691         /* move the rgctx pointer to the VTABLE register */
692         amd64_mov_reg_reg (code, MONO_ARCH_VTABLE_REG, AMD64_ARG_REG1, 8);
693
694         if (aot) {
695                 code = mono_arch_emit_load_aotconst (buf, code, &ji, MONO_PATCH_INFO_JIT_ICALL_ADDR, g_strdup_printf ("specific_trampoline_lazy_fetch_%u", slot));
696                 amd64_jump_reg (code, AMD64_R11);
697         } else {
698                 tramp = mono_arch_create_specific_trampoline (GUINT_TO_POINTER (slot), MONO_TRAMPOLINE_RGCTX_LAZY_FETCH, mono_get_root_domain (), NULL);
699
700                 /* jump to the actual trampoline */
701                 amd64_jump_code (code, tramp);
702         }
703
704         mono_arch_flush_icache (buf, code - buf);
705
706         g_assert (code - buf <= tramp_size);
707
708         name = g_strdup_printf ("rgctx_fetch_trampoline_%s_%d", mrgctx ? "mrgctx" : "rgctx", index);
709         mono_save_trampoline_xdebug_info (name, buf, code - buf, unwind_ops);
710         g_free (name);
711
712         if (info)
713                 *info = mono_tramp_info_create (g_strdup_printf ("rgctx_fetch_trampoline_%u", slot), buf, code - buf, ji, unwind_ops);
714
715         return buf;
716 }
717
718 gpointer
719 mono_arch_create_generic_class_init_trampoline (MonoTrampInfo **info, gboolean aot)
720 {
721         guint8 *tramp;
722         guint8 *code, *buf;
723         static int byte_offset = -1;
724         static guint8 bitmask;
725         guint8 *jump;
726         int tramp_size;
727         GSList *unwind_ops = NULL;
728         MonoJumpInfo *ji = NULL;
729
730         tramp_size = 64;
731
732         code = buf = mono_global_codeman_reserve (tramp_size);
733
734         if (byte_offset < 0)
735                 mono_marshal_find_bitfield_offset (MonoVTable, initialized, &byte_offset, &bitmask);
736
737         amd64_test_membase_imm_size (code, MONO_AMD64_ARG_REG1, byte_offset, bitmask, 1);
738         jump = code;
739         amd64_branch8 (code, X86_CC_Z, -1, 1);
740
741         amd64_ret (code);
742
743         x86_patch (jump, code);
744
745         if (aot) {
746                 code = mono_arch_emit_load_aotconst (buf, code, &ji, MONO_PATCH_INFO_JIT_ICALL_ADDR, "specific_trampoline_generic_class_init");
747                 amd64_jump_reg (code, AMD64_R11);
748         } else {
749                 tramp = mono_arch_create_specific_trampoline (NULL, MONO_TRAMPOLINE_GENERIC_CLASS_INIT, mono_get_root_domain (), NULL);
750
751                 /* jump to the actual trampoline */
752                 amd64_jump_code (code, tramp);
753         }
754
755         mono_arch_flush_icache (buf, code - buf);
756
757         g_assert (code - buf <= tramp_size);
758
759         if (info)
760                 *info = mono_tramp_info_create (g_strdup_printf ("generic_class_init_trampoline"), buf, code - buf, ji, unwind_ops);
761
762         return buf;
763 }
764
765 #ifdef MONO_ARCH_MONITOR_OBJECT_REG
766
767 gpointer
768 mono_arch_create_monitor_enter_trampoline (MonoTrampInfo **info, gboolean aot)
769 {
770         guint8 *tramp;
771         guint8 *code, *buf;
772         guint8 *jump_obj_null, *jump_sync_null, *jump_cmpxchg_failed, *jump_other_owner, *jump_tid;
773         int tramp_size;
774         int owner_offset, nest_offset, dummy;
775         MonoJumpInfo *ji = NULL;
776         GSList *unwind_ops = NULL;
777
778         g_assert (MONO_ARCH_MONITOR_OBJECT_REG == AMD64_RDI);
779
780         mono_monitor_threads_sync_members_offset (&owner_offset, &nest_offset, &dummy);
781         g_assert (MONO_THREADS_SYNC_MEMBER_SIZE (owner_offset) == sizeof (gpointer));
782         g_assert (MONO_THREADS_SYNC_MEMBER_SIZE (nest_offset) == sizeof (guint32));
783         owner_offset = MONO_THREADS_SYNC_MEMBER_OFFSET (owner_offset);
784         nest_offset = MONO_THREADS_SYNC_MEMBER_OFFSET (nest_offset);
785
786         tramp_size = 96;
787
788         code = buf = mono_global_codeman_reserve (tramp_size);
789
790         if (mono_thread_get_tls_offset () != -1) {
791                 /* MonoObject* obj is in RDI */
792                 /* is obj null? */
793                 amd64_test_reg_reg (code, AMD64_RDI, AMD64_RDI);
794                 /* if yes, jump to actual trampoline */
795                 jump_obj_null = code;
796                 amd64_branch8 (code, X86_CC_Z, -1, 1);
797
798                 /* load obj->synchronization to RCX */
799                 amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RCX, AMD64_RDI, G_STRUCT_OFFSET (MonoObject, synchronisation), 8);
800                 /* is synchronization null? */
801                 amd64_test_reg_reg (code, AMD64_RCX, AMD64_RCX);
802                 /* if yes, jump to actual trampoline */
803                 jump_sync_null = code;
804                 amd64_branch8 (code, X86_CC_Z, -1, 1);
805
806                 /* load MonoInternalThread* into RDX */
807                 code = mono_amd64_emit_tls_get (code, AMD64_RDX, mono_thread_get_tls_offset ());
808                 /* load TID into RDX */
809                 amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RDX, AMD64_RDX, G_STRUCT_OFFSET (MonoInternalThread, tid), 8);
810
811                 /* is synchronization->owner null? */
812                 amd64_alu_membase_imm_size (code, X86_CMP, AMD64_RCX, owner_offset, 0, 8);
813                 /* if not, jump to next case */
814                 jump_tid = code;
815                 amd64_branch8 (code, X86_CC_NZ, -1, 1);
816
817                 /* if yes, try a compare-exchange with the TID */
818                 /* zero RAX */
819                 amd64_alu_reg_reg (code, X86_XOR, AMD64_RAX, AMD64_RAX);
820                 /* compare and exchange */
821                 amd64_prefix (code, X86_LOCK_PREFIX);
822                 amd64_cmpxchg_membase_reg_size (code, AMD64_RCX, owner_offset, AMD64_RDX, 8);
823                 /* if not successful, jump to actual trampoline */
824                 jump_cmpxchg_failed = code;
825                 amd64_branch8 (code, X86_CC_NZ, -1, 1);
826                 /* if successful, return */
827                 amd64_ret (code);
828
829                 /* next case: synchronization->owner is not null */
830                 x86_patch (jump_tid, code);
831                 /* is synchronization->owner == TID? */
832                 amd64_alu_membase_reg_size (code, X86_CMP, AMD64_RCX, owner_offset, AMD64_RDX, 8);
833                 /* if not, jump to actual trampoline */
834                 jump_other_owner = code;
835                 amd64_branch8 (code, X86_CC_NZ, -1, 1);
836                 /* if yes, increment nest */
837                 amd64_inc_membase_size (code, AMD64_RCX, nest_offset, 4);
838                 /* return */
839                 amd64_ret (code);
840
841                 x86_patch (jump_obj_null, code);
842                 x86_patch (jump_sync_null, code);
843                 x86_patch (jump_cmpxchg_failed, code);
844                 x86_patch (jump_other_owner, code);
845         }
846
847         /* jump to the actual trampoline */
848 #if MONO_AMD64_ARG_REG1 != AMD64_RDI
849         amd64_mov_reg_reg (code, MONO_AMD64_ARG_REG1, AMD64_RDI);
850 #endif
851
852         if (aot) {
853                 code = mono_arch_emit_load_aotconst (buf, code, &ji, MONO_PATCH_INFO_JIT_ICALL_ADDR, "specific_trampoline_monitor_enter");
854                 amd64_jump_reg (code, AMD64_R11);
855         } else {
856                 tramp = mono_arch_create_specific_trampoline (NULL, MONO_TRAMPOLINE_MONITOR_ENTER, mono_get_root_domain (), NULL);
857
858                 /* jump to the actual trampoline */
859                 amd64_jump_code (code, tramp);
860         }
861
862         mono_arch_flush_icache (code, code - buf);
863         g_assert (code - buf <= tramp_size);
864
865         if (info)
866                 *info = mono_tramp_info_create (g_strdup_printf ("monitor_enter_trampoline"), buf, code - buf, ji, unwind_ops);
867
868         return buf;
869 }
870
871 gpointer
872 mono_arch_create_monitor_exit_trampoline (MonoTrampInfo **info, gboolean aot)
873 {
874         guint8 *tramp;
875         guint8 *code, *buf;
876         guint8 *jump_obj_null, *jump_have_waiters, *jump_sync_null, *jump_not_owned;
877         guint8 *jump_next;
878         int tramp_size;
879         int owner_offset, nest_offset, entry_count_offset;
880         MonoJumpInfo *ji = NULL;
881         GSList *unwind_ops = NULL;
882
883         g_assert (MONO_ARCH_MONITOR_OBJECT_REG == AMD64_RDI);
884
885         mono_monitor_threads_sync_members_offset (&owner_offset, &nest_offset, &entry_count_offset);
886         g_assert (MONO_THREADS_SYNC_MEMBER_SIZE (owner_offset) == sizeof (gpointer));
887         g_assert (MONO_THREADS_SYNC_MEMBER_SIZE (nest_offset) == sizeof (guint32));
888         g_assert (MONO_THREADS_SYNC_MEMBER_SIZE (entry_count_offset) == sizeof (gint32));
889         owner_offset = MONO_THREADS_SYNC_MEMBER_OFFSET (owner_offset);
890         nest_offset = MONO_THREADS_SYNC_MEMBER_OFFSET (nest_offset);
891         entry_count_offset = MONO_THREADS_SYNC_MEMBER_OFFSET (entry_count_offset);
892
893         tramp_size = 94;
894
895         code = buf = mono_global_codeman_reserve (tramp_size);
896
897         if (mono_thread_get_tls_offset () != -1) {
898                 /* MonoObject* obj is in RDI */
899                 /* is obj null? */
900                 amd64_test_reg_reg (code, AMD64_RDI, AMD64_RDI);
901                 /* if yes, jump to actual trampoline */
902                 jump_obj_null = code;
903                 amd64_branch8 (code, X86_CC_Z, -1, 1);
904
905                 /* load obj->synchronization to RCX */
906                 amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RCX, AMD64_RDI, G_STRUCT_OFFSET (MonoObject, synchronisation), 8);
907                 /* is synchronization null? */
908                 amd64_test_reg_reg (code, AMD64_RCX, AMD64_RCX);
909                 /* if yes, jump to actual trampoline */
910                 jump_sync_null = code;
911                 amd64_branch8 (code, X86_CC_Z, -1, 1);
912
913                 /* next case: synchronization is not null */
914                 /* load MonoInternalThread* into RDX */
915                 code = mono_amd64_emit_tls_get (code, AMD64_RDX, mono_thread_get_tls_offset ());
916                 /* load TID into RDX */
917                 amd64_mov_reg_membase (code, AMD64_RDX, AMD64_RDX, G_STRUCT_OFFSET (MonoInternalThread, tid), 8);
918                 /* is synchronization->owner == TID */
919                 amd64_alu_membase_reg_size (code, X86_CMP, AMD64_RCX, owner_offset, AMD64_RDX, 8);
920                 /* if no, jump to actual trampoline */
921                 jump_not_owned = code;
922                 amd64_branch8 (code, X86_CC_NZ, -1, 1);
923
924                 /* next case: synchronization->owner == TID */
925                 /* is synchronization->nest == 1 */
926                 amd64_alu_membase_imm_size (code, X86_CMP, AMD64_RCX, nest_offset, 1, 4);
927                 /* if not, jump to next case */
928                 jump_next = code;
929                 amd64_branch8 (code, X86_CC_NZ, -1, 1);
930                 /* if yes, is synchronization->entry_count zero? */
931                 amd64_alu_membase_imm_size (code, X86_CMP, AMD64_RCX, entry_count_offset, 0, 4);
932                 /* if not, jump to actual trampoline */
933                 jump_have_waiters = code;
934                 amd64_branch8 (code, X86_CC_NZ, -1 , 1);
935                 /* if yes, set synchronization->owner to null and return */
936                 amd64_mov_membase_imm (code, AMD64_RCX, owner_offset, 0, 8);
937                 amd64_ret (code);
938
939                 /* next case: synchronization->nest is not 1 */
940                 x86_patch (jump_next, code);
941                 /* decrease synchronization->nest and return */
942                 amd64_dec_membase_size (code, AMD64_RCX, nest_offset, 4);
943                 amd64_ret (code);
944
945                 x86_patch (jump_obj_null, code);
946                 x86_patch (jump_have_waiters, code);
947                 x86_patch (jump_not_owned, code);
948                 x86_patch (jump_sync_null, code);
949         }
950
951         /* jump to the actual trampoline */
952 #if MONO_AMD64_ARG_REG1 != AMD64_RDI
953         amd64_mov_reg_reg (code, MONO_AMD64_ARG_REG1, AMD64_RDI);
954 #endif
955
956         if (aot) {
957                 code = mono_arch_emit_load_aotconst (buf, code, &ji, MONO_PATCH_INFO_JIT_ICALL_ADDR, "specific_trampoline_monitor_exit");
958                 amd64_jump_reg (code, AMD64_R11);
959         } else {
960                 tramp = mono_arch_create_specific_trampoline (NULL, MONO_TRAMPOLINE_MONITOR_EXIT, mono_get_root_domain (), NULL);
961                 amd64_jump_code (code, tramp);
962         }
963
964         mono_arch_flush_icache (code, code - buf);
965         g_assert (code - buf <= tramp_size);
966
967         if (info)
968                 *info = mono_tramp_info_create (g_strdup_printf ("monitor_exit_trampoline"), buf, code - buf, ji, unwind_ops);
969
970         return buf;
971 }
972 #endif
973
974 void
975 mono_arch_invalidate_method (MonoJitInfo *ji, void *func, gpointer func_arg)
976 {
977         /* FIXME: This is not thread safe */
978         guint8 *code = ji->code_start;
979
980         amd64_mov_reg_imm (code, AMD64_ARG_REG1, func_arg);
981         amd64_mov_reg_imm (code, AMD64_R11, func);
982
983         x86_push_imm (code, (guint64)func_arg);
984         amd64_call_reg (code, AMD64_R11);
985 }
986
987 /*
988  * mono_arch_get_call_target:
989  *
990  *   Return the address called by the code before CODE if exists.
991  */
992 guint8*
993 mono_arch_get_call_target (guint8 *code)
994 {
995         if (code [-5] == 0xe8) {
996                 guint32 disp = *(guint32*)(code - 4);
997                 guint8 *target = code + disp;
998
999                 return target;
1000         } else {
1001                 return NULL;
1002         }
1003 }
1004
1005 /*
1006  * mono_arch_get_plt_info_offset:
1007  *
1008  *   Return the PLT info offset belonging to the plt entry PLT_ENTRY.
1009  */
1010 guint32
1011 mono_arch_get_plt_info_offset (guint8 *plt_entry, mgreg_t *regs, guint8 *code)
1012 {
1013         return *(guint32*)(plt_entry + 6);
1014 }