/*      $NetBSD: bpfjit.c,v 1.48 2020/02/01 02:54:02 riastradh Exp $    */

/*-
* Copyright (c) 2011-2015 Alexander Nasonov.
* All rights reserved.
*
* Redistribution and use in source and binary forms, with or without
* modification, are permitted provided that the following conditions
* are met:
*
* 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
* 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
*    the documentation and/or other materials provided with the
*    distribution.
*
* THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
* ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
* LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
* FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
* COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
* INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
* BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
* LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
* AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
* OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
* OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
* SUCH DAMAGE.
*/

#include <sys/cdefs.h>
#ifdef _KERNEL
__KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: bpfjit.c,v 1.48 2020/02/01 02:54:02 riastradh Exp $");
#else
__RCSID("$NetBSD: bpfjit.c,v 1.48 2020/02/01 02:54:02 riastradh Exp $");
#endif

#include <sys/types.h>
#include <sys/queue.h>

#ifndef _KERNEL
#include <assert.h>
#define BJ_ASSERT(c) assert(c)
#else
#define BJ_ASSERT(c) KASSERT(c)
#endif

#ifndef _KERNEL
#include <stdlib.h>
#define BJ_ALLOC(sz) malloc(sz)
#define BJ_FREE(p, sz) free(p)
#else
#include <sys/kmem.h>
#define BJ_ALLOC(sz) kmem_alloc(sz, KM_SLEEP)
#define BJ_FREE(p, sz) kmem_free(p, sz)
#endif

#ifndef _KERNEL
#include <limits.h>
#include <stdbool.h>
#include <stddef.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#else
#include <sys/atomic.h>
#include <sys/module.h>
#endif

#define __BPF_PRIVATE
#include <net/bpf.h>
#include <net/bpfjit.h>
#include <sljitLir.h>

#if !defined(_KERNEL) && defined(SLJIT_VERBOSE) && SLJIT_VERBOSE
#include <stdio.h> /* for stderr */
#endif

/*
* Number of saved registers to pass to sljit_emit_enter() function.
*/
#define NSAVEDS         3

/*
* Arguments of generated bpfjit_func_t.
* The first argument is reassigned upon entry
* to a more frequently used buf argument.
*/
#define BJ_CTX_ARG      SLJIT_S0
#define BJ_ARGS         SLJIT_S1

/*
* Permanent register assignments.
*/
#define BJ_BUF          SLJIT_S0
//#define BJ_ARGS       SLJIT_S1
#define BJ_BUFLEN       SLJIT_S2
#define BJ_AREG         SLJIT_R0
#define BJ_TMP1REG      SLJIT_R1
#define BJ_TMP2REG      SLJIT_R2
#define BJ_XREG         SLJIT_R3
#define BJ_TMP3REG      SLJIT_R4

#ifdef _KERNEL
#define MAX_MEMWORDS BPF_MAX_MEMWORDS
#else
#define MAX_MEMWORDS BPF_MEMWORDS
#endif

#define BJ_INIT_NOBITS  ((bpf_memword_init_t)0)
#define BJ_INIT_MBIT(k) BPF_MEMWORD_INIT(k)
#define BJ_INIT_ABIT    BJ_INIT_MBIT(MAX_MEMWORDS)
#define BJ_INIT_XBIT    BJ_INIT_MBIT(MAX_MEMWORDS + 1)

/*
* Get a number of memwords and external memwords from a bpf_ctx object.
*/
#define GET_EXTWORDS(bc) ((bc) ? (bc)->extwords : 0)
#define GET_MEMWORDS(bc) (GET_EXTWORDS(bc) ? GET_EXTWORDS(bc) : BPF_MEMWORDS)

/*
* Optimization hints.
*/
typedef unsigned int bpfjit_hint_t;
#define BJ_HINT_ABS  0x01 /* packet read at absolute offset   */
#define BJ_HINT_IND  0x02 /* packet read at variable offset   */
#define BJ_HINT_MSH  0x04 /* BPF_MSH instruction              */
#define BJ_HINT_COP  0x08 /* BPF_COP or BPF_COPX instruction  */
#define BJ_HINT_COPX 0x10 /* BPF_COPX instruction             */
#define BJ_HINT_XREG 0x20 /* BJ_XREG is needed                */
#define BJ_HINT_LDX  0x40 /* BPF_LDX instruction              */
#define BJ_HINT_PKT  (BJ_HINT_ABS|BJ_HINT_IND|BJ_HINT_MSH)

/*
* Datatype for Array Bounds Check Elimination (ABC) pass.
*/
typedef uint64_t bpfjit_abc_length_t;
#define MAX_ABC_LENGTH (UINT32_MAX + UINT64_C(4)) /* max. width is 4 */

struct bpfjit_stack
{
       bpf_ctx_t *ctx;
       uint32_t *extmem; /* pointer to external memory store */
       uint32_t reg; /* saved A or X register */
#ifdef _KERNEL
       int err; /* 3rd argument for m_xword/m_xhalf/m_xbyte function call */
#endif
       uint32_t mem[BPF_MEMWORDS]; /* internal memory store */
};

/*
* Data for BPF_JMP instruction.
* Forward declaration for struct bpfjit_jump.
*/
struct bpfjit_jump_data;

/*
* Node of bjumps list.
*/
struct bpfjit_jump {
       struct sljit_jump *sjump;
       SLIST_ENTRY(bpfjit_jump) entries;
       struct bpfjit_jump_data *jdata;
};

/*
* Data for BPF_JMP instruction.
*/
struct bpfjit_jump_data {
       /*
        * These entries make up bjumps list:
        * jtf[0] - when coming from jt path,
        * jtf[1] - when coming from jf path.
        */
       struct bpfjit_jump jtf[2];
       /*
        * Length calculated by Array Bounds Check Elimination (ABC) pass.
        */
       bpfjit_abc_length_t abc_length;
       /*
        * Length checked by the last out-of-bounds check.
        */
       bpfjit_abc_length_t checked_length;
};

/*
* Data for "read from packet" instructions.
* See also read_pkt_insn() function below.
*/
struct bpfjit_read_pkt_data {
       /*
        * Length calculated by Array Bounds Check Elimination (ABC) pass.
        */
       bpfjit_abc_length_t abc_length;
       /*
        * If positive, emit "if (buflen < check_length) return 0"
        * out-of-bounds check.
        * Values greater than UINT32_MAX generate unconditional "return 0".
        */
       bpfjit_abc_length_t check_length;
};

/*
* Additional (optimization-related) data for bpf_insn.
*/
struct bpfjit_insn_data {
       /* List of jumps to this insn. */
       SLIST_HEAD(, bpfjit_jump) bjumps;

       union {
               struct bpfjit_jump_data     jdata;
               struct bpfjit_read_pkt_data rdata;
       } u;

       bpf_memword_init_t invalid;
       bool unreachable;
};

#ifdef _KERNEL

uint32_t m_xword(const struct mbuf *, uint32_t, int *);
uint32_t m_xhalf(const struct mbuf *, uint32_t, int *);
uint32_t m_xbyte(const struct mbuf *, uint32_t, int *);

MODULE(MODULE_CLASS_MISC, bpfjit, "sljit")

static int
bpfjit_modcmd(modcmd_t cmd, void *arg)
{

       switch (cmd) {
       case MODULE_CMD_INIT:
               bpfjit_module_ops.bj_free_code = &bpfjit_free_code;
               atomic_store_release(&bpfjit_module_ops.bj_generate_code,
                   &bpfjit_generate_code);
               return 0;

       case MODULE_CMD_FINI:
               return EOPNOTSUPP;

       default:
               return ENOTTY;
       }
}
#endif

/*
* Return a number of scratch registers to pass
* to sljit_emit_enter() function.
*/
static sljit_s32
nscratches(bpfjit_hint_t hints)
{
       sljit_s32 rv = 2;

#ifdef _KERNEL
       if (hints & BJ_HINT_PKT)
               rv = 3; /* xcall with three arguments */
#endif

       if (hints & BJ_HINT_IND)
               rv = 3; /* uses BJ_TMP2REG */

       if (hints & BJ_HINT_COP)
               rv = 3; /* calls copfunc with three arguments */

       if (hints & BJ_HINT_XREG)
               rv = 4; /* uses BJ_XREG */

#ifdef _KERNEL
       if (hints & BJ_HINT_LDX)
               rv = 5; /* uses BJ_TMP3REG */
#endif

       if (hints & BJ_HINT_COPX)
               rv = 5; /* uses BJ_TMP3REG */

       return rv;
}

static uint32_t
read_width(const struct bpf_insn *pc)
{

       switch (BPF_SIZE(pc->code)) {
       case BPF_W: return 4;
       case BPF_H: return 2;
       case BPF_B: return 1;
       default:    return 0;
       }
}

/*
* Copy buf and buflen members of bpf_args from BJ_ARGS
* pointer to BJ_BUF and BJ_BUFLEN registers.
*/
static int
load_buf_buflen(struct sljit_compiler *compiler)
{
       int status;

       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_P,
           BJ_BUF, 0,
           SLJIT_MEM1(BJ_ARGS),
           offsetof(struct bpf_args, pkt));
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV, /* size_t source */
           BJ_BUFLEN, 0,
           SLJIT_MEM1(BJ_ARGS),
           offsetof(struct bpf_args, buflen));

       return status;
}

static bool
grow_jumps(struct sljit_jump ***jumps, size_t *size)
{
       struct sljit_jump **newptr;
       const size_t elemsz = sizeof(struct sljit_jump *);
       size_t old_size = *size;
       size_t new_size = 2 * old_size;

       if (new_size < old_size || new_size > SIZE_MAX / elemsz)
               return false;

       newptr = BJ_ALLOC(new_size * elemsz);
       if (newptr == NULL)
               return false;

       memcpy(newptr, *jumps, old_size * elemsz);
       BJ_FREE(*jumps, old_size * elemsz);

       *jumps = newptr;
       *size = new_size;
       return true;
}

static bool
append_jump(struct sljit_jump *jump, struct sljit_jump ***jumps,
   size_t *size, size_t *max_size)
{
       if (*size == *max_size && !grow_jumps(jumps, max_size))
               return false;

       (*jumps)[(*size)++] = jump;
       return true;
}

/*
* Emit code for BPF_LD+BPF_B+BPF_ABS    A <- P[k:1].
*/
static int
emit_read8(struct sljit_compiler *compiler, sljit_s32 src, uint32_t k)
{

       return sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_U8,
           BJ_AREG, 0,
           SLJIT_MEM1(src), k);
}

/*
* Emit code for BPF_LD+BPF_H+BPF_ABS    A <- P[k:2].
*/
static int
emit_read16(struct sljit_compiler *compiler, sljit_s32 src, uint32_t k)
{
       int status;

       BJ_ASSERT(k <= UINT32_MAX - 1);

       /* A = buf[k]; */
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_U8,
           BJ_AREG, 0,
           SLJIT_MEM1(src), k);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* tmp1 = buf[k+1]; */
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_U8,
           BJ_TMP1REG, 0,
           SLJIT_MEM1(src), k+1);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* A = A << 8; */
       status = sljit_emit_op2(compiler,
           SLJIT_SHL,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_AREG, 0,
           SLJIT_IMM, 8);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* A = A + tmp1; */
       status = sljit_emit_op2(compiler,
           SLJIT_ADD,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_TMP1REG, 0);
       return status;
}

/*
* Emit code for BPF_LD+BPF_W+BPF_ABS    A <- P[k:4].
*/
static int
emit_read32(struct sljit_compiler *compiler, sljit_s32 src, uint32_t k)
{
       int status;

       BJ_ASSERT(k <= UINT32_MAX - 3);

       /* A = buf[k]; */
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_U8,
           BJ_AREG, 0,
           SLJIT_MEM1(src), k);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* tmp1 = buf[k+1]; */
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_U8,
           BJ_TMP1REG, 0,
           SLJIT_MEM1(src), k+1);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* A = A << 8; */
       status = sljit_emit_op2(compiler,
           SLJIT_SHL,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_AREG, 0,
           SLJIT_IMM, 8);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* A = A + tmp1; */
       status = sljit_emit_op2(compiler,
           SLJIT_ADD,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_TMP1REG, 0);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* tmp1 = buf[k+2]; */
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_U8,
           BJ_TMP1REG, 0,
           SLJIT_MEM1(src), k+2);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* A = A << 8; */
       status = sljit_emit_op2(compiler,
           SLJIT_SHL,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_AREG, 0,
           SLJIT_IMM, 8);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* A = A + tmp1; */
       status = sljit_emit_op2(compiler,
           SLJIT_ADD,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_TMP1REG, 0);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* tmp1 = buf[k+3]; */
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_U8,
           BJ_TMP1REG, 0,
           SLJIT_MEM1(src), k+3);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* A = A << 8; */
       status = sljit_emit_op2(compiler,
           SLJIT_SHL,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_AREG, 0,
           SLJIT_IMM, 8);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* A = A + tmp1; */
       status = sljit_emit_op2(compiler,
           SLJIT_ADD,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_AREG, 0,
           BJ_TMP1REG, 0);
       return status;
}

#ifdef _KERNEL
/*
* Emit code for m_xword/m_xhalf/m_xbyte call.
*
* @pc BPF_LD+BPF_W+BPF_ABS    A <- P[k:4]
*     BPF_LD+BPF_H+BPF_ABS    A <- P[k:2]
*     BPF_LD+BPF_B+BPF_ABS    A <- P[k:1]
*     BPF_LD+BPF_W+BPF_IND    A <- P[X+k:4]
*     BPF_LD+BPF_H+BPF_IND    A <- P[X+k:2]
*     BPF_LD+BPF_B+BPF_IND    A <- P[X+k:1]
*     BPF_LDX+BPF_B+BPF_MSH   X <- 4*(P[k:1]&0xf)
*/
static int
emit_xcall(struct sljit_compiler *compiler, bpfjit_hint_t hints,
   const struct bpf_insn *pc, int dst, struct sljit_jump ***ret0,
   size_t *ret0_size, size_t *ret0_maxsize,
   uint32_t (*fn)(const struct mbuf *, uint32_t, int *))
{
#if BJ_XREG == SLJIT_RETURN_REG   || \
   BJ_XREG == SLJIT_R0 || \
   BJ_XREG == SLJIT_R1 || \
   BJ_XREG == SLJIT_R2
#error "Not supported assignment of registers."
#endif
       struct sljit_jump *jump;
       sljit_s32 save_reg;
       int status;

       save_reg = (BPF_CLASS(pc->code) == BPF_LDX) ? BJ_AREG : BJ_XREG;

       if (save_reg == BJ_AREG || (hints & BJ_HINT_XREG)) {
               /* save A or X */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_U32,
                   SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
                   offsetof(struct bpfjit_stack, reg),
                   save_reg, 0);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;
       }

       /*
        * Prepare registers for fn(mbuf, k, &err) call.
        */
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV,
           SLJIT_R0, 0,
           BJ_BUF, 0);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       if (BPF_CLASS(pc->code) == BPF_LD && BPF_MODE(pc->code) == BPF_IND) {
               if (pc->k == 0) {
                       /* k = X; */
                       status = sljit_emit_op1(compiler,
                           SLJIT_MOV,
                           SLJIT_R1, 0,
                           BJ_XREG, 0);
                       if (status != SLJIT_SUCCESS)
                               return status;
               } else {
                       /* if (X > UINT32_MAX - pc->k) return 0; */
                       jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                           SLJIT_GREATER,
                           BJ_XREG, 0,
                           SLJIT_IMM, UINT32_MAX - pc->k);
                       if (jump == NULL)
                               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
                       if (!append_jump(jump, ret0, ret0_size, ret0_maxsize))
                               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;

                       /* k = X + pc->k; */
                       status = sljit_emit_op2(compiler,
                           SLJIT_ADD,
                           SLJIT_R1, 0,
                           BJ_XREG, 0,
                           SLJIT_IMM, (uint32_t)pc->k);
                       if (status != SLJIT_SUCCESS)
                               return status;
               }
       } else {
               /* k = pc->k */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV,
                   SLJIT_R1, 0,
                   SLJIT_IMM, (uint32_t)pc->k);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;
       }

       /*
        * The third argument of fn is an address on stack.
        */
       status = sljit_get_local_base(compiler,
           SLJIT_R2, 0,
           offsetof(struct bpfjit_stack, err));
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* fn(buf, k, &err); */
       status = sljit_emit_ijump(compiler,
           SLJIT_CALL3,
           SLJIT_IMM, SLJIT_FUNC_OFFSET(fn));
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       if (dst != SLJIT_RETURN_REG) {
               /* move return value to dst */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV,
                   dst, 0,
                   SLJIT_RETURN_REG, 0);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;
       }

       /* if (*err != 0) return 0; */
       jump = sljit_emit_cmp(compiler,
           SLJIT_NOT_EQUAL|SLJIT_I32_OP,
           SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
           offsetof(struct bpfjit_stack, err),
           SLJIT_IMM, 0);
       if (jump == NULL)
               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;

       if (!append_jump(jump, ret0, ret0_size, ret0_maxsize))
               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;

       if (save_reg == BJ_AREG || (hints & BJ_HINT_XREG)) {
               /* restore A or X */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_U32,
                   save_reg, 0,
                   SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
                   offsetof(struct bpfjit_stack, reg));
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;
       }

       return SLJIT_SUCCESS;
}
#endif

/*
* Emit code for BPF_COP and BPF_COPX instructions.
*/
static int
emit_cop(struct sljit_compiler *compiler, bpfjit_hint_t hints,
   const bpf_ctx_t *bc, const struct bpf_insn *pc,
   struct sljit_jump ***ret0, size_t *ret0_size, size_t *ret0_maxsize)
{
#if BJ_XREG    == SLJIT_RETURN_REG   || \
   BJ_XREG    == SLJIT_R0 || \
   BJ_XREG    == SLJIT_R1 || \
   BJ_XREG    == SLJIT_R2 || \
   BJ_TMP3REG == SLJIT_R0 || \
   BJ_TMP3REG == SLJIT_R1 || \
   BJ_TMP3REG == SLJIT_R2
#error "Not supported assignment of registers."
#endif

       struct sljit_jump *jump;
       sljit_s32 call_reg;
       sljit_sw call_off;
       int status;

       BJ_ASSERT(bc != NULL && bc->copfuncs != NULL);

       if (hints & BJ_HINT_LDX) {
               /* save X */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_U32,
                   SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
                   offsetof(struct bpfjit_stack, reg),
                   BJ_XREG, 0);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;
       }

       if (BPF_MISCOP(pc->code) == BPF_COP) {
               call_reg = SLJIT_IMM;
               call_off = SLJIT_FUNC_OFFSET(bc->copfuncs[pc->k]);
       } else {
               /* if (X >= bc->nfuncs) return 0; */
               jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                   SLJIT_GREATER_EQUAL,
                   BJ_XREG, 0,
                   SLJIT_IMM, bc->nfuncs);
               if (jump == NULL)
                       return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
               if (!append_jump(jump, ret0, ret0_size, ret0_maxsize))
                       return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;

               /* tmp1 = ctx; */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_P,
                   BJ_TMP1REG, 0,
                   SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
                   offsetof(struct bpfjit_stack, ctx));
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;

               /* tmp1 = ctx->copfuncs; */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_P,
                   BJ_TMP1REG, 0,
                   SLJIT_MEM1(BJ_TMP1REG),
                   offsetof(struct bpf_ctx, copfuncs));
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;

               /* tmp2 = X; */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV,
                   BJ_TMP2REG, 0,
                   BJ_XREG, 0);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;

               /* tmp3 = ctx->copfuncs[tmp2]; */
               call_reg = BJ_TMP3REG;
               call_off = 0;
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_P,
                   call_reg, call_off,
                   SLJIT_MEM2(BJ_TMP1REG, BJ_TMP2REG),
                   SLJIT_WORD_SHIFT);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;
       }

       /*
        * Copy bpf_copfunc_t arguments to registers.
        */
#if BJ_AREG != SLJIT_R2
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_U32,
           SLJIT_R2, 0,
           BJ_AREG, 0);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;
#endif

       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_P,
           SLJIT_R0, 0,
           SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
           offsetof(struct bpfjit_stack, ctx));
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_P,
           SLJIT_R1, 0,
           BJ_ARGS, 0);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       status = sljit_emit_ijump(compiler,
           SLJIT_CALL3, call_reg, call_off);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

#if BJ_AREG != SLJIT_RETURN_REG
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV,
           BJ_AREG, 0,
           SLJIT_RETURN_REG, 0);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;
#endif

       if (hints & BJ_HINT_LDX) {
               /* restore X */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_U32,
                   BJ_XREG, 0,
                   SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
                   offsetof(struct bpfjit_stack, reg));
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;
       }

       return SLJIT_SUCCESS;
}

/*
* Generate code for
* BPF_LD+BPF_W+BPF_ABS    A <- P[k:4]
* BPF_LD+BPF_H+BPF_ABS    A <- P[k:2]
* BPF_LD+BPF_B+BPF_ABS    A <- P[k:1]
* BPF_LD+BPF_W+BPF_IND    A <- P[X+k:4]
* BPF_LD+BPF_H+BPF_IND    A <- P[X+k:2]
* BPF_LD+BPF_B+BPF_IND    A <- P[X+k:1]
*/
static int
emit_pkt_read(struct sljit_compiler *compiler, bpfjit_hint_t hints,
   const struct bpf_insn *pc, struct sljit_jump *to_mchain_jump,
   struct sljit_jump ***ret0, size_t *ret0_size, size_t *ret0_maxsize)
{
       int status = SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
       uint32_t width;
       sljit_s32 ld_reg;
       struct sljit_jump *jump;
#ifdef _KERNEL
       struct sljit_label *label;
       struct sljit_jump *over_mchain_jump;
       const bool check_zero_buflen = (to_mchain_jump != NULL);
#endif
       const uint32_t k = pc->k;

#ifdef _KERNEL
       if (to_mchain_jump == NULL) {
               to_mchain_jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                   SLJIT_EQUAL,
                   BJ_BUFLEN, 0,
                   SLJIT_IMM, 0);
               if (to_mchain_jump == NULL)
                       return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
       }
#endif

       ld_reg = BJ_BUF;
       width = read_width(pc);
       if (width == 0)
               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;

       if (BPF_MODE(pc->code) == BPF_IND) {
               /* tmp1 = buflen - (pc->k + width); */
               status = sljit_emit_op2(compiler,
                   SLJIT_SUB,
                   BJ_TMP1REG, 0,
                   BJ_BUFLEN, 0,
                   SLJIT_IMM, k + width);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;

               /* ld_reg = buf + X; */
               ld_reg = BJ_TMP2REG;
               status = sljit_emit_op2(compiler,
                   SLJIT_ADD,
                   ld_reg, 0,
                   BJ_BUF, 0,
                   BJ_XREG, 0);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;

               /* if (tmp1 < X) return 0; */
               jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                   SLJIT_LESS,
                   BJ_TMP1REG, 0,
                   BJ_XREG, 0);
               if (jump == NULL)
                       return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
               if (!append_jump(jump, ret0, ret0_size, ret0_maxsize))
                       return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
       }

       /*
        * Don't emit wrapped-around reads. They're dead code but
        * dead code elimination logic isn't smart enough to figure
        * it out.
        */
       if (k <= UINT32_MAX - width + 1) {
               switch (width) {
               case 4:
                       status = emit_read32(compiler, ld_reg, k);
                       break;
               case 2:
                       status = emit_read16(compiler, ld_reg, k);
                       break;
               case 1:
                       status = emit_read8(compiler, ld_reg, k);
                       break;
               }

               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;
       }

#ifdef _KERNEL
       over_mchain_jump = sljit_emit_jump(compiler, SLJIT_JUMP);
       if (over_mchain_jump == NULL)
               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;

       /* entry point to mchain handler */
       label = sljit_emit_label(compiler);
       if (label == NULL)
               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
       sljit_set_label(to_mchain_jump, label);

       if (check_zero_buflen) {
               /* if (buflen != 0) return 0; */
               jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                   SLJIT_NOT_EQUAL,
                   BJ_BUFLEN, 0,
                   SLJIT_IMM, 0);
               if (jump == NULL)
                       return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
               if (!append_jump(jump, ret0, ret0_size, ret0_maxsize))
                       return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
       }

       switch (width) {
       case 4:
               status = emit_xcall(compiler, hints, pc, BJ_AREG,
                   ret0, ret0_size, ret0_maxsize, &m_xword);
               break;
       case 2:
               status = emit_xcall(compiler, hints, pc, BJ_AREG,
                   ret0, ret0_size, ret0_maxsize, &m_xhalf);
               break;
       case 1:
               status = emit_xcall(compiler, hints, pc, BJ_AREG,
                   ret0, ret0_size, ret0_maxsize, &m_xbyte);
               break;
       }

       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       label = sljit_emit_label(compiler);
       if (label == NULL)
               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
       sljit_set_label(over_mchain_jump, label);
#endif

       return SLJIT_SUCCESS;
}

static int
emit_memload(struct sljit_compiler *compiler,
   sljit_s32 dst, uint32_t k, size_t extwords)
{
       int status;
       sljit_s32 src;
       sljit_sw srcw;

       srcw = k * sizeof(uint32_t);

       if (extwords == 0) {
               src = SLJIT_MEM1(SLJIT_SP);
               srcw += offsetof(struct bpfjit_stack, mem);
       } else {
               /* copy extmem pointer to the tmp1 register */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_P,
                   BJ_TMP1REG, 0,
                   SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
                   offsetof(struct bpfjit_stack, extmem));
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;
               src = SLJIT_MEM1(BJ_TMP1REG);
       }

       return sljit_emit_op1(compiler, SLJIT_MOV_U32, dst, 0, src, srcw);
}

static int
emit_memstore(struct sljit_compiler *compiler,
   sljit_s32 src, uint32_t k, size_t extwords)
{
       int status;
       sljit_s32 dst;
       sljit_sw dstw;

       dstw = k * sizeof(uint32_t);

       if (extwords == 0) {
               dst = SLJIT_MEM1(SLJIT_SP);
               dstw += offsetof(struct bpfjit_stack, mem);
       } else {
               /* copy extmem pointer to the tmp1 register */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_P,
                   BJ_TMP1REG, 0,
                   SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
                   offsetof(struct bpfjit_stack, extmem));
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       return status;
               dst = SLJIT_MEM1(BJ_TMP1REG);
       }

       return sljit_emit_op1(compiler, SLJIT_MOV_U32, dst, dstw, src, 0);
}

/*
* Emit code for BPF_LDX+BPF_B+BPF_MSH    X <- 4*(P[k:1]&0xf).
*/
static int
emit_msh(struct sljit_compiler *compiler, bpfjit_hint_t hints,
   const struct bpf_insn *pc, struct sljit_jump *to_mchain_jump,
   struct sljit_jump ***ret0, size_t *ret0_size, size_t *ret0_maxsize)
{
       int status;
#ifdef _KERNEL
       struct sljit_label *label;
       struct sljit_jump *jump, *over_mchain_jump;
       const bool check_zero_buflen = (to_mchain_jump != NULL);
#endif
       const uint32_t k = pc->k;

#ifdef _KERNEL
       if (to_mchain_jump == NULL) {
               to_mchain_jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                   SLJIT_EQUAL,
                   BJ_BUFLEN, 0,
                   SLJIT_IMM, 0);
               if (to_mchain_jump == NULL)
                       return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
       }
#endif

       /* tmp1 = buf[k] */
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV_U8,
           BJ_TMP1REG, 0,
           SLJIT_MEM1(BJ_BUF), k);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

#ifdef _KERNEL
       over_mchain_jump = sljit_emit_jump(compiler, SLJIT_JUMP);
       if (over_mchain_jump == NULL)
               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;

       /* entry point to mchain handler */
       label = sljit_emit_label(compiler);
       if (label == NULL)
               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
       sljit_set_label(to_mchain_jump, label);

       if (check_zero_buflen) {
               /* if (buflen != 0) return 0; */
               jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                   SLJIT_NOT_EQUAL,
                   BJ_BUFLEN, 0,
                   SLJIT_IMM, 0);
               if (jump == NULL)
                       return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
               if (!append_jump(jump, ret0, ret0_size, ret0_maxsize))
                       return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
       }

       status = emit_xcall(compiler, hints, pc, BJ_TMP1REG,
           ret0, ret0_size, ret0_maxsize, &m_xbyte);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       label = sljit_emit_label(compiler);
       if (label == NULL)
               return SLJIT_ERR_ALLOC_FAILED;
       sljit_set_label(over_mchain_jump, label);
#endif

       /* tmp1 &= 0xf */
       status = sljit_emit_op2(compiler,
           SLJIT_AND,
           BJ_TMP1REG, 0,
           BJ_TMP1REG, 0,
           SLJIT_IMM, 0xf);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       /* X = tmp1 << 2 */
       status = sljit_emit_op2(compiler,
           SLJIT_SHL,
           BJ_XREG, 0,
           BJ_TMP1REG, 0,
           SLJIT_IMM, 2);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

       return SLJIT_SUCCESS;
}

/*
* Emit code for A = A / k or A = A % k when k is a power of 2.
* @pc BPF_DIV or BPF_MOD instruction.
*/
static int
emit_pow2_moddiv(struct sljit_compiler *compiler, const struct bpf_insn *pc)
{
       uint32_t k = pc->k;
       int status = SLJIT_SUCCESS;

       BJ_ASSERT(k != 0 && (k & (k - 1)) == 0);

       if (BPF_OP(pc->code) == BPF_MOD) {
               status = sljit_emit_op2(compiler,
                   SLJIT_AND,
                   BJ_AREG, 0,
                   BJ_AREG, 0,
                   SLJIT_IMM, k - 1);
       } else {
               int shift = 0;

               /*
                * Do shift = __builtin_ctz(k).
                * The loop is slower, but that's ok.
                */
               while (k > 1) {
                       k >>= 1;
                       shift++;
               }

               if (shift != 0) {
                       status = sljit_emit_op2(compiler,
                           SLJIT_LSHR|SLJIT_I32_OP,
                           BJ_AREG, 0,
                           BJ_AREG, 0,
                           SLJIT_IMM, shift);
               }
       }

       return status;
}

#if !defined(BPFJIT_USE_UDIV)
static sljit_uw
divide(sljit_uw x, sljit_uw y)
{

       return (uint32_t)x / (uint32_t)y;
}

static sljit_uw
modulus(sljit_uw x, sljit_uw y)
{

       return (uint32_t)x % (uint32_t)y;
}
#endif

/*
* Emit code for A = A / div or A = A % div.
* @pc BPF_DIV or BPF_MOD instruction.
*/
static int
emit_moddiv(struct sljit_compiler *compiler, const struct bpf_insn *pc)
{
       int status;
       const bool xdiv = BPF_OP(pc->code) == BPF_DIV;
       const bool xreg = BPF_SRC(pc->code) == BPF_X;

#if BJ_XREG == SLJIT_RETURN_REG   || \
   BJ_XREG == SLJIT_R0 || \
   BJ_XREG == SLJIT_R1 || \
   BJ_AREG == SLJIT_R1
#error "Not supported assignment of registers."
#endif

#if BJ_AREG != SLJIT_R0
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV,
           SLJIT_R0, 0,
           BJ_AREG, 0);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;
#endif

       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV,
           SLJIT_R1, 0,
           xreg ? BJ_XREG : SLJIT_IMM,
           xreg ? 0 : (uint32_t)pc->k);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;

#if defined(BPFJIT_USE_UDIV)
       status = sljit_emit_op0(compiler, SLJIT_UDIV|SLJIT_I32_OP);

       if (BPF_OP(pc->code) == BPF_DIV) {
#if BJ_AREG != SLJIT_R0
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV,
                   BJ_AREG, 0,
                   SLJIT_R0, 0);
#endif
       } else {
#if BJ_AREG != SLJIT_R1
               /* Remainder is in SLJIT_R1. */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV,
                   BJ_AREG, 0,
                   SLJIT_R1, 0);
#endif
       }

       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;
#else
       status = sljit_emit_ijump(compiler,
           SLJIT_CALL2,
           SLJIT_IMM, xdiv ? SLJIT_FUNC_OFFSET(divide) :
               SLJIT_FUNC_OFFSET(modulus));

#if BJ_AREG != SLJIT_RETURN_REG
       status = sljit_emit_op1(compiler,
           SLJIT_MOV,
           BJ_AREG, 0,
           SLJIT_RETURN_REG, 0);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               return status;
#endif
#endif

       return status;
}

/*
* Return true if pc is a "read from packet" instruction.
* If length is not NULL and return value is true, *length will
* be set to a safe length required to read a packet.
*/
static bool
read_pkt_insn(const struct bpf_insn *pc, bpfjit_abc_length_t *length)
{
       bool rv;
       bpfjit_abc_length_t width = 0; /* XXXuninit */

       switch (BPF_CLASS(pc->code)) {
       default:
               rv = false;
               break;

       case BPF_LD:
               rv = BPF_MODE(pc->code) == BPF_ABS ||
                    BPF_MODE(pc->code) == BPF_IND;
               if (rv) {
                       width = read_width(pc);
                       rv = (width != 0);
               }
               break;

       case BPF_LDX:
               rv = BPF_MODE(pc->code) == BPF_MSH &&
                    BPF_SIZE(pc->code) == BPF_B;
               width = 1;
               break;
       }

       if (rv && length != NULL) {
               /*
                * Values greater than UINT32_MAX will generate
                * unconditional "return 0".
                */
               *length = (uint32_t)pc->k + width;
       }

       return rv;
}

static void
optimize_init(struct bpfjit_insn_data *insn_dat, size_t insn_count)
{
       size_t i;

       for (i = 0; i < insn_count; i++) {
               SLIST_INIT(&insn_dat[i].bjumps);
               insn_dat[i].invalid = BJ_INIT_NOBITS;
       }
}

/*
* The function divides instructions into blocks. Destination of a jump
* instruction starts a new block. BPF_RET and BPF_JMP instructions
* terminate a block. Blocks are linear, that is, there are no jumps out
* from the middle of a block and there are no jumps in to the middle of
* a block.
*
* The function also sets bits in *initmask for memwords that
* need to be initialized to zero. Note that this set should be empty
* for any valid kernel filter program.
*/
static bool
optimize_pass1(const bpf_ctx_t *bc, const struct bpf_insn *insns,
   struct bpfjit_insn_data *insn_dat, size_t insn_count,
   bpf_memword_init_t *initmask, bpfjit_hint_t *hints)
{
       struct bpfjit_jump *jtf;
       size_t i;
       uint32_t jt, jf;
       bpfjit_abc_length_t length;
       bpf_memword_init_t invalid; /* borrowed from bpf_filter() */
       bool unreachable;

       const size_t memwords = GET_MEMWORDS(bc);

       *hints = 0;
       *initmask = BJ_INIT_NOBITS;

       unreachable = false;
       invalid = ~BJ_INIT_NOBITS;

       for (i = 0; i < insn_count; i++) {
               if (!SLIST_EMPTY(&insn_dat[i].bjumps))
                       unreachable = false;
               insn_dat[i].unreachable = unreachable;

               if (unreachable)
                       continue;

               invalid |= insn_dat[i].invalid;

               if (read_pkt_insn(&insns[i], &length) && length > UINT32_MAX)
                       unreachable = true;

               switch (BPF_CLASS(insns[i].code)) {
               case BPF_RET:
                       if (BPF_RVAL(insns[i].code) == BPF_A)
                               *initmask |= invalid & BJ_INIT_ABIT;

                       unreachable = true;
                       continue;

               case BPF_LD:
                       if (BPF_MODE(insns[i].code) == BPF_ABS)
                               *hints |= BJ_HINT_ABS;

                       if (BPF_MODE(insns[i].code) == BPF_IND) {
                               *hints |= BJ_HINT_IND | BJ_HINT_XREG;
                               *initmask |= invalid & BJ_INIT_XBIT;
                       }

                       if (BPF_MODE(insns[i].code) == BPF_MEM &&
                           (uint32_t)insns[i].k < memwords) {
                               *initmask |= invalid & BJ_INIT_MBIT(insns[i].k);
                       }

                       invalid &= ~BJ_INIT_ABIT;
                       continue;

               case BPF_LDX:
                       *hints |= BJ_HINT_XREG | BJ_HINT_LDX;

                       if (BPF_MODE(insns[i].code) == BPF_MEM &&
                           (uint32_t)insns[i].k < memwords) {
                               *initmask |= invalid & BJ_INIT_MBIT(insns[i].k);
                       }

                       if (BPF_MODE(insns[i].code) == BPF_MSH &&
                           BPF_SIZE(insns[i].code) == BPF_B) {
                               *hints |= BJ_HINT_MSH;
                       }

                       invalid &= ~BJ_INIT_XBIT;
                       continue;

               case BPF_ST:
                       *initmask |= invalid & BJ_INIT_ABIT;

                       if ((uint32_t)insns[i].k < memwords)
                               invalid &= ~BJ_INIT_MBIT(insns[i].k);

                       continue;

               case BPF_STX:
                       *hints |= BJ_HINT_XREG;
                       *initmask |= invalid & BJ_INIT_XBIT;

                       if ((uint32_t)insns[i].k < memwords)
                               invalid &= ~BJ_INIT_MBIT(insns[i].k);

                       continue;

               case BPF_ALU:
                       *initmask |= invalid & BJ_INIT_ABIT;

                       if (insns[i].code != (BPF_ALU|BPF_NEG) &&
                           BPF_SRC(insns[i].code) == BPF_X) {
                               *hints |= BJ_HINT_XREG;
                               *initmask |= invalid & BJ_INIT_XBIT;
                       }

                       invalid &= ~BJ_INIT_ABIT;
                       continue;

               case BPF_MISC:
                       switch (BPF_MISCOP(insns[i].code)) {
                       case BPF_TAX: // X <- A
                               *hints |= BJ_HINT_XREG;
                               *initmask |= invalid & BJ_INIT_ABIT;
                               invalid &= ~BJ_INIT_XBIT;
                               continue;

                       case BPF_TXA: // A <- X
                               *hints |= BJ_HINT_XREG;
                               *initmask |= invalid & BJ_INIT_XBIT;
                               invalid &= ~BJ_INIT_ABIT;
                               continue;

                       case BPF_COPX:
                               *hints |= BJ_HINT_XREG | BJ_HINT_COPX;
                               /* FALLTHROUGH */

                       case BPF_COP:
                               *hints |= BJ_HINT_COP;
                               *initmask |= invalid & BJ_INIT_ABIT;
                               invalid &= ~BJ_INIT_ABIT;
                               continue;
                       }

                       continue;

               case BPF_JMP:
                       /* Initialize abc_length for ABC pass. */
                       insn_dat[i].u.jdata.abc_length = MAX_ABC_LENGTH;

                       *initmask |= invalid & BJ_INIT_ABIT;

                       if (BPF_SRC(insns[i].code) == BPF_X) {
                               *hints |= BJ_HINT_XREG;
                               *initmask |= invalid & BJ_INIT_XBIT;
                       }

                       if (BPF_OP(insns[i].code) == BPF_JA) {
                               jt = jf = insns[i].k;
                       } else {
                               jt = insns[i].jt;
                               jf = insns[i].jf;
                       }

                       if (jt >= insn_count - (i + 1) ||
                           jf >= insn_count - (i + 1)) {
                               return false;
                       }

                       if (jt > 0 && jf > 0)
                               unreachable = true;

                       jt += i + 1;
                       jf += i + 1;

                       jtf = insn_dat[i].u.jdata.jtf;

                       jtf[0].jdata = &insn_dat[i].u.jdata;
                       SLIST_INSERT_HEAD(&insn_dat[jt].bjumps,
                           &jtf[0], entries);

                       if (jf != jt) {
                               jtf[1].jdata = &insn_dat[i].u.jdata;
                               SLIST_INSERT_HEAD(&insn_dat[jf].bjumps,
                                   &jtf[1], entries);
                       }

                       insn_dat[jf].invalid |= invalid;
                       insn_dat[jt].invalid |= invalid;
                       invalid = 0;

                       continue;
               }
       }

       return true;
}

/*
* Array Bounds Check Elimination (ABC) pass.
*/
static void
optimize_pass2(const bpf_ctx_t *bc, const struct bpf_insn *insns,
   struct bpfjit_insn_data *insn_dat, size_t insn_count)
{
       struct bpfjit_jump *jmp;
       const struct bpf_insn *pc;
       struct bpfjit_insn_data *pd;
       size_t i;
       bpfjit_abc_length_t length, abc_length = 0;

       const size_t extwords = GET_EXTWORDS(bc);

       for (i = insn_count; i != 0; i--) {
               pc = &insns[i-1];
               pd = &insn_dat[i-1];

               if (pd->unreachable)
                       continue;

               switch (BPF_CLASS(pc->code)) {
               case BPF_RET:
                       /*
                        * It's quite common for bpf programs to
                        * check packet bytes in increasing order
                        * and return zero if bytes don't match
                        * specified critetion. Such programs disable
                        * ABC optimization completely because for
                        * every jump there is a branch with no read
                        * instruction.
                        * With no side effects, BPF_STMT(BPF_RET+BPF_K, 0)
                        * is indistinguishable from out-of-bound load.
                        * Therefore, abc_length can be set to
                        * MAX_ABC_LENGTH and enable ABC for many
                        * bpf programs.
                        * If this optimization encounters any
                        * instruction with a side effect, it will
                        * reset abc_length.
                        */
                       if (BPF_RVAL(pc->code) == BPF_K && pc->k == 0)
                               abc_length = MAX_ABC_LENGTH;
                       else
                               abc_length = 0;
                       break;

               case BPF_MISC:
                       if (BPF_MISCOP(pc->code) == BPF_COP ||
                           BPF_MISCOP(pc->code) == BPF_COPX) {
                               /* COP instructions can have side effects. */
                               abc_length = 0;
                       }
                       break;

               case BPF_ST:
               case BPF_STX:
                       if (extwords != 0) {
                               /* Write to memory is visible after a call. */
                               abc_length = 0;
                       }
                       break;

               case BPF_JMP:
                       abc_length = pd->u.jdata.abc_length;
                       break;

               default:
                       if (read_pkt_insn(pc, &length)) {
                               if (abc_length < length)
                                       abc_length = length;
                               pd->u.rdata.abc_length = abc_length;
                       }
                       break;
               }

               SLIST_FOREACH(jmp, &pd->bjumps, entries) {
                       if (jmp->jdata->abc_length > abc_length)
                               jmp->jdata->abc_length = abc_length;
               }
       }
}

static void
optimize_pass3(const struct bpf_insn *insns,
   struct bpfjit_insn_data *insn_dat, size_t insn_count)
{
       struct bpfjit_jump *jmp;
       size_t i;
       bpfjit_abc_length_t checked_length = 0;

       for (i = 0; i < insn_count; i++) {
               if (insn_dat[i].unreachable)
                       continue;

               SLIST_FOREACH(jmp, &insn_dat[i].bjumps, entries) {
                       if (jmp->jdata->checked_length < checked_length)
                               checked_length = jmp->jdata->checked_length;
               }

               if (BPF_CLASS(insns[i].code) == BPF_JMP) {
                       insn_dat[i].u.jdata.checked_length = checked_length;
               } else if (read_pkt_insn(&insns[i], NULL)) {
                       struct bpfjit_read_pkt_data *rdata =
                           &insn_dat[i].u.rdata;
                       rdata->check_length = 0;
                       if (checked_length < rdata->abc_length) {
                               checked_length = rdata->abc_length;
                               rdata->check_length = checked_length;
                       }
               }
       }
}

static bool
optimize(const bpf_ctx_t *bc, const struct bpf_insn *insns,
   struct bpfjit_insn_data *insn_dat, size_t insn_count,
   bpf_memword_init_t *initmask, bpfjit_hint_t *hints)
{

       optimize_init(insn_dat, insn_count);

       if (!optimize_pass1(bc, insns, insn_dat, insn_count, initmask, hints))
               return false;

       optimize_pass2(bc, insns, insn_dat, insn_count);
       optimize_pass3(insns, insn_dat, insn_count);

       return true;
}

/*
* Convert BPF_ALU operations except BPF_NEG and BPF_DIV to sljit operation.
*/
static bool
alu_to_op(const struct bpf_insn *pc, int *res)
{
       const uint32_t k = pc->k;

       /*
        * Note: all supported 64bit arches have 32bit multiply
        * instruction so SLJIT_I32_OP doesn't have any overhead.
        */
       switch (BPF_OP(pc->code)) {
       case BPF_ADD:
               *res = SLJIT_ADD;
               return true;
       case BPF_SUB:
               *res = SLJIT_SUB;
               return true;
       case BPF_MUL:
               *res = SLJIT_MUL|SLJIT_I32_OP;
               return true;
       case BPF_OR:
               *res = SLJIT_OR;
               return true;
       case BPF_XOR:
               *res = SLJIT_XOR;
               return true;
       case BPF_AND:
               *res = SLJIT_AND;
               return true;
       case BPF_LSH:
               *res = SLJIT_SHL;
               return k < 32;
       case BPF_RSH:
               *res = SLJIT_LSHR|SLJIT_I32_OP;
               return k < 32;
       default:
               return false;
       }
}

/*
* Convert BPF_JMP operations except BPF_JA to sljit condition.
*/
static bool
jmp_to_cond(const struct bpf_insn *pc, bool negate, int *res)
{

       /*
        * Note: all supported 64bit arches have 32bit comparison
        * instructions so SLJIT_I32_OP doesn't have any overhead.
        */
       *res = SLJIT_I32_OP;

       switch (BPF_OP(pc->code)) {
       case BPF_JGT:
               *res |= negate ? SLJIT_LESS_EQUAL : SLJIT_GREATER;
               return true;
       case BPF_JGE:
               *res |= negate ? SLJIT_LESS : SLJIT_GREATER_EQUAL;
               return true;
       case BPF_JEQ:
               *res |= negate ? SLJIT_NOT_EQUAL : SLJIT_EQUAL;
               return true;
       case BPF_JSET:
               *res |= negate ? SLJIT_EQUAL : SLJIT_NOT_EQUAL;
               return true;
       default:
               return false;
       }
}

/*
* Convert BPF_K and BPF_X to sljit register.
*/
static int
kx_to_reg(const struct bpf_insn *pc)
{

       switch (BPF_SRC(pc->code)) {
       case BPF_K: return SLJIT_IMM;
       case BPF_X: return BJ_XREG;
       default:
               BJ_ASSERT(false);
               return 0;
       }
}

static sljit_sw
kx_to_reg_arg(const struct bpf_insn *pc)
{

       switch (BPF_SRC(pc->code)) {
       case BPF_K: return (uint32_t)pc->k; /* SLJIT_IMM, pc->k, */
       case BPF_X: return 0;               /* BJ_XREG, 0,      */
       default:
               BJ_ASSERT(false);
               return 0;
       }
}

static bool
generate_insn_code(struct sljit_compiler *compiler, bpfjit_hint_t hints,
   const bpf_ctx_t *bc, const struct bpf_insn *insns,
   struct bpfjit_insn_data *insn_dat, size_t insn_count)
{
       /* a list of jumps to out-of-bound return from a generated function */
       struct sljit_jump **ret0;
       size_t ret0_size, ret0_maxsize;

       struct sljit_jump *jump;
       struct sljit_label *label;
       const struct bpf_insn *pc;
       struct bpfjit_jump *bjump, *jtf;
       struct sljit_jump *to_mchain_jump;

       size_t i;
       unsigned int rval, mode, src, op;
       int branching, negate;
       int status, cond, op2;
       uint32_t jt, jf;

       bool unconditional_ret;
       bool rv;

       const size_t extwords = GET_EXTWORDS(bc);
       const size_t memwords = GET_MEMWORDS(bc);

       ret0 = NULL;
       rv = false;

       ret0_size = 0;
       ret0_maxsize = 64;
       ret0 = BJ_ALLOC(ret0_maxsize * sizeof(ret0[0]));
       if (ret0 == NULL)
               goto fail;

       /* reset sjump members of jdata */
       for (i = 0; i < insn_count; i++) {
               if (insn_dat[i].unreachable ||
                   BPF_CLASS(insns[i].code) != BPF_JMP) {
                       continue;
               }

               jtf = insn_dat[i].u.jdata.jtf;
               jtf[0].sjump = jtf[1].sjump = NULL;
       }

       /* main loop */
       for (i = 0; i < insn_count; i++) {
               if (insn_dat[i].unreachable)
                       continue;

               /*
                * Resolve jumps to the current insn.
                */
               label = NULL;
               SLIST_FOREACH(bjump, &insn_dat[i].bjumps, entries) {
                       if (bjump->sjump != NULL) {
                               if (label == NULL)
                                       label = sljit_emit_label(compiler);
                               if (label == NULL)
                                       goto fail;
                               sljit_set_label(bjump->sjump, label);
                       }
               }

               to_mchain_jump = NULL;
               unconditional_ret = false;

               if (read_pkt_insn(&insns[i], NULL)) {
                       if (insn_dat[i].u.rdata.check_length > UINT32_MAX) {
                               /* Jump to "return 0" unconditionally. */
                               unconditional_ret = true;
                               jump = sljit_emit_jump(compiler, SLJIT_JUMP);
                               if (jump == NULL)
                                       goto fail;
                               if (!append_jump(jump, &ret0,
                                   &ret0_size, &ret0_maxsize))
                                       goto fail;
                       } else if (insn_dat[i].u.rdata.check_length > 0) {
                               /* if (buflen < check_length) return 0; */
                               jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                                   SLJIT_LESS,
                                   BJ_BUFLEN, 0,
                                   SLJIT_IMM,
                                   insn_dat[i].u.rdata.check_length);
                               if (jump == NULL)
                                       goto fail;
#ifdef _KERNEL
                               to_mchain_jump = jump;
#else
                               if (!append_jump(jump, &ret0,
                                   &ret0_size, &ret0_maxsize))
                                       goto fail;
#endif
                       }
               }

               pc = &insns[i];
               switch (BPF_CLASS(pc->code)) {

               default:
                       goto fail;

               case BPF_LD:
                       /* BPF_LD+BPF_IMM          A <- k */
                       if (pc->code == (BPF_LD|BPF_IMM)) {
                               status = sljit_emit_op1(compiler,
                                   SLJIT_MOV,
                                   BJ_AREG, 0,
                                   SLJIT_IMM, (uint32_t)pc->k);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;
                       }

                       /* BPF_LD+BPF_MEM          A <- M[k] */
                       if (pc->code == (BPF_LD|BPF_MEM)) {
                               if ((uint32_t)pc->k >= memwords)
                                       goto fail;
                               status = emit_memload(compiler,
                                   BJ_AREG, pc->k, extwords);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;
                       }

                       /* BPF_LD+BPF_W+BPF_LEN    A <- len */
                       if (pc->code == (BPF_LD|BPF_W|BPF_LEN)) {
                               status = sljit_emit_op1(compiler,
                                   SLJIT_MOV, /* size_t source */
                                   BJ_AREG, 0,
                                   SLJIT_MEM1(BJ_ARGS),
                                   offsetof(struct bpf_args, wirelen));
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;
                       }

                       mode = BPF_MODE(pc->code);
                       if (mode != BPF_ABS && mode != BPF_IND)
                               goto fail;

                       if (unconditional_ret)
                               continue;

                       status = emit_pkt_read(compiler, hints, pc,
                           to_mchain_jump, &ret0, &ret0_size, &ret0_maxsize);
                       if (status != SLJIT_SUCCESS)
                               goto fail;

                       continue;

               case BPF_LDX:
                       mode = BPF_MODE(pc->code);

                       /* BPF_LDX+BPF_W+BPF_IMM    X <- k */
                       if (mode == BPF_IMM) {
                               if (BPF_SIZE(pc->code) != BPF_W)
                                       goto fail;
                               status = sljit_emit_op1(compiler,
                                   SLJIT_MOV,
                                   BJ_XREG, 0,
                                   SLJIT_IMM, (uint32_t)pc->k);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;
                       }

                       /* BPF_LDX+BPF_W+BPF_LEN    X <- len */
                       if (mode == BPF_LEN) {
                               if (BPF_SIZE(pc->code) != BPF_W)
                                       goto fail;
                               status = sljit_emit_op1(compiler,
                                   SLJIT_MOV, /* size_t source */
                                   BJ_XREG, 0,
                                   SLJIT_MEM1(BJ_ARGS),
                                   offsetof(struct bpf_args, wirelen));
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;
                       }

                       /* BPF_LDX+BPF_W+BPF_MEM    X <- M[k] */
                       if (mode == BPF_MEM) {
                               if (BPF_SIZE(pc->code) != BPF_W)
                                       goto fail;
                               if ((uint32_t)pc->k >= memwords)
                                       goto fail;
                               status = emit_memload(compiler,
                                   BJ_XREG, pc->k, extwords);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;
                       }

                       /* BPF_LDX+BPF_B+BPF_MSH    X <- 4*(P[k:1]&0xf) */
                       if (mode != BPF_MSH || BPF_SIZE(pc->code) != BPF_B)
                               goto fail;

                       if (unconditional_ret)
                               continue;

                       status = emit_msh(compiler, hints, pc,
                           to_mchain_jump, &ret0, &ret0_size, &ret0_maxsize);
                       if (status != SLJIT_SUCCESS)
                               goto fail;

                       continue;

               case BPF_ST:
                       if (pc->code != BPF_ST ||
                           (uint32_t)pc->k >= memwords) {
                               goto fail;
                       }

                       status = emit_memstore(compiler,
                           BJ_AREG, pc->k, extwords);
                       if (status != SLJIT_SUCCESS)
                               goto fail;

                       continue;

               case BPF_STX:
                       if (pc->code != BPF_STX ||
                           (uint32_t)pc->k >= memwords) {
                               goto fail;
                       }

                       status = emit_memstore(compiler,
                           BJ_XREG, pc->k, extwords);
                       if (status != SLJIT_SUCCESS)
                               goto fail;

                       continue;

               case BPF_ALU:
                       if (pc->code == (BPF_ALU|BPF_NEG)) {
                               status = sljit_emit_op1(compiler,
                                   SLJIT_NEG,
                                   BJ_AREG, 0,
                                   BJ_AREG, 0);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;
                       }

                       op = BPF_OP(pc->code);
                       if (op != BPF_DIV && op != BPF_MOD) {
                               if (!alu_to_op(pc, &op2))
                                       goto fail;

                               status = sljit_emit_op2(compiler,
                                   op2, BJ_AREG, 0, BJ_AREG, 0,
                                   kx_to_reg(pc), kx_to_reg_arg(pc));
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;
                       }

                       /* BPF_DIV/BPF_MOD */

                       src = BPF_SRC(pc->code);
                       if (src != BPF_X && src != BPF_K)
                               goto fail;

                       /* division by zero? */
                       if (src == BPF_X) {
                               jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                                   SLJIT_EQUAL|SLJIT_I32_OP,
                                   BJ_XREG, 0,
                                   SLJIT_IMM, 0);
                               if (jump == NULL)
                                       goto fail;
                               if (!append_jump(jump, &ret0,
                                   &ret0_size, &ret0_maxsize))
                                       goto fail;
                       } else if (pc->k == 0) {
                               jump = sljit_emit_jump(compiler, SLJIT_JUMP);
                               if (jump == NULL)
                                       goto fail;
                               if (!append_jump(jump, &ret0,
                                   &ret0_size, &ret0_maxsize))
                                       goto fail;
                       }

                       if (src == BPF_X) {
                               status = emit_moddiv(compiler, pc);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;
                       } else if (pc->k != 0) {
                               if (pc->k & (pc->k - 1)) {
                                       status = emit_moddiv(compiler, pc);
                               } else {
                                       status = emit_pow2_moddiv(compiler, pc);
                               }
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;
                       }

                       continue;

               case BPF_JMP:
                       op = BPF_OP(pc->code);
                       if (op == BPF_JA) {
                               jt = jf = pc->k;
                       } else {
                               jt = pc->jt;
                               jf = pc->jf;
                       }

                       negate = (jt == 0) ? 1 : 0;
                       branching = (jt == jf) ? 0 : 1;
                       jtf = insn_dat[i].u.jdata.jtf;

                       if (branching) {
                               if (op != BPF_JSET) {
                                       if (!jmp_to_cond(pc, negate, &cond))
                                               goto fail;
                                       jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                                           cond, BJ_AREG, 0,
                                           kx_to_reg(pc), kx_to_reg_arg(pc));
                               } else {
                                       status = sljit_emit_op2(compiler,
                                           SLJIT_AND,
                                           BJ_TMP1REG, 0,
                                           BJ_AREG, 0,
                                           kx_to_reg(pc), kx_to_reg_arg(pc));
                                       if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                               goto fail;

                                       if (!jmp_to_cond(pc, negate, &cond))
                                               goto fail;
                                       jump = sljit_emit_cmp(compiler,
                                           cond, BJ_TMP1REG, 0, SLJIT_IMM, 0);
                               }

                               if (jump == NULL)
                                       goto fail;

                               BJ_ASSERT(jtf[negate].sjump == NULL);
                               jtf[negate].sjump = jump;
                       }

                       if (!branching || (jt != 0 && jf != 0)) {
                               jump = sljit_emit_jump(compiler, SLJIT_JUMP);
                               if (jump == NULL)
                                       goto fail;

                               BJ_ASSERT(jtf[branching].sjump == NULL);
                               jtf[branching].sjump = jump;
                       }

                       continue;

               case BPF_RET:
                       rval = BPF_RVAL(pc->code);
                       if (rval == BPF_X)
                               goto fail;

                       /* BPF_RET+BPF_K    accept k bytes */
                       if (rval == BPF_K) {
                               status = sljit_emit_return(compiler,
                                   SLJIT_MOV_U32,
                                   SLJIT_IMM, (uint32_t)pc->k);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;
                       }

                       /* BPF_RET+BPF_A    accept A bytes */
                       if (rval == BPF_A) {
                               status = sljit_emit_return(compiler,
                                   SLJIT_MOV_U32,
                                   BJ_AREG, 0);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;
                       }

                       continue;

               case BPF_MISC:
                       switch (BPF_MISCOP(pc->code)) {
                       case BPF_TAX:
                               status = sljit_emit_op1(compiler,
                                   SLJIT_MOV_U32,
                                   BJ_XREG, 0,
                                   BJ_AREG, 0);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;

                       case BPF_TXA:
                               status = sljit_emit_op1(compiler,
                                   SLJIT_MOV,
                                   BJ_AREG, 0,
                                   BJ_XREG, 0);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;

                       case BPF_COP:
                       case BPF_COPX:
                               if (bc == NULL || bc->copfuncs == NULL)
                                       goto fail;
                               if (BPF_MISCOP(pc->code) == BPF_COP &&
                                   (uint32_t)pc->k >= bc->nfuncs) {
                                       goto fail;
                               }

                               status = emit_cop(compiler, hints, bc, pc,
                                   &ret0, &ret0_size, &ret0_maxsize);
                               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                                       goto fail;

                               continue;
                       }

                       goto fail;
               } /* switch */
       } /* main loop */

       BJ_ASSERT(ret0_size <= ret0_maxsize);

       if (ret0_size > 0) {
               label = sljit_emit_label(compiler);
               if (label == NULL)
                       goto fail;
               for (i = 0; i < ret0_size; i++)
                       sljit_set_label(ret0[i], label);
       }

       status = sljit_emit_return(compiler,
           SLJIT_MOV_U32,
           SLJIT_IMM, 0);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               goto fail;

       rv = true;

fail:
       if (ret0 != NULL)
               BJ_FREE(ret0, ret0_maxsize * sizeof(ret0[0]));

       return rv;
}

bpfjit_func_t
bpfjit_generate_code(const bpf_ctx_t *bc,
   const struct bpf_insn *insns, size_t insn_count)
{
       void *rv;
       struct sljit_compiler *compiler;

       size_t i;
       int status;

       /* optimization related */
       bpf_memword_init_t initmask;
       bpfjit_hint_t hints;

       /* memory store location for initial zero initialization */
       sljit_s32 mem_reg;
       sljit_sw mem_off;

       struct bpfjit_insn_data *insn_dat;

       const size_t extwords = GET_EXTWORDS(bc);
       const size_t memwords = GET_MEMWORDS(bc);
       const bpf_memword_init_t preinited = extwords ? bc->preinited : 0;

       rv = NULL;
       compiler = NULL;
       insn_dat = NULL;

       if (memwords > MAX_MEMWORDS)
               goto fail;

       if (insn_count == 0 || insn_count > SIZE_MAX / sizeof(insn_dat[0]))
               goto fail;

       insn_dat = BJ_ALLOC(insn_count * sizeof(insn_dat[0]));
       if (insn_dat == NULL)
               goto fail;

       if (!optimize(bc, insns, insn_dat, insn_count, &initmask, &hints))
               goto fail;

       compiler = sljit_create_compiler(NULL);
       if (compiler == NULL)
               goto fail;

#if !defined(_KERNEL) && defined(SLJIT_VERBOSE) && SLJIT_VERBOSE
       sljit_compiler_verbose(compiler, stderr);
#endif

       status = sljit_emit_enter(compiler, 0, 2, nscratches(hints),
           NSAVEDS, 0, 0, sizeof(struct bpfjit_stack));
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               goto fail;

       if (hints & BJ_HINT_COP) {
               /* save ctx argument */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_P,
                   SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
                   offsetof(struct bpfjit_stack, ctx),
                   BJ_CTX_ARG, 0);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       goto fail;
       }

       if (extwords == 0) {
               mem_reg = SLJIT_MEM1(SLJIT_SP);
               mem_off = offsetof(struct bpfjit_stack, mem);
       } else {
               /* copy "mem" argument from bpf_args to bpfjit_stack */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_P,
                   BJ_TMP1REG, 0,
                   SLJIT_MEM1(BJ_ARGS), offsetof(struct bpf_args, mem));
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       goto fail;

               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV_P,
                   SLJIT_MEM1(SLJIT_SP),
                   offsetof(struct bpfjit_stack, extmem),
                   BJ_TMP1REG, 0);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       goto fail;

               mem_reg = SLJIT_MEM1(BJ_TMP1REG);
               mem_off = 0;
       }

       /*
        * Exclude pre-initialised external memory words but keep
        * initialization statuses of A and X registers in case
        * bc->preinited wrongly sets those two bits.
        */
       initmask &= ~preinited | BJ_INIT_ABIT | BJ_INIT_XBIT;

#if defined(_KERNEL)
       /* bpf_filter() checks initialization of memwords. */
       BJ_ASSERT((initmask & (BJ_INIT_MBIT(memwords) - 1)) == 0);
#endif
       for (i = 0; i < memwords; i++) {
               if (initmask & BJ_INIT_MBIT(i)) {
                       /* M[i] = 0; */
                       status = sljit_emit_op1(compiler,
                           SLJIT_MOV_U32,
                           mem_reg, mem_off + i * sizeof(uint32_t),
                           SLJIT_IMM, 0);
                       if (status != SLJIT_SUCCESS)
                               goto fail;
               }
       }

       if (initmask & BJ_INIT_ABIT) {
               /* A = 0; */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV,
                   BJ_AREG, 0,
                   SLJIT_IMM, 0);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       goto fail;
       }

       if (initmask & BJ_INIT_XBIT) {
               /* X = 0; */
               status = sljit_emit_op1(compiler,
                   SLJIT_MOV,
                   BJ_XREG, 0,
                   SLJIT_IMM, 0);
               if (status != SLJIT_SUCCESS)
                       goto fail;
       }

       status = load_buf_buflen(compiler);
       if (status != SLJIT_SUCCESS)
               goto fail;

       if (!generate_insn_code(compiler, hints,
           bc, insns, insn_dat, insn_count)) {
               goto fail;
       }

       rv = sljit_generate_code(compiler);

fail:
       if (compiler != NULL)
               sljit_free_compiler(compiler);

       if (insn_dat != NULL)
               BJ_FREE(insn_dat, insn_count * sizeof(insn_dat[0]));

       return (bpfjit_func_t)rv;
}

void
bpfjit_free_code(bpfjit_func_t code)
{

       sljit_free_code((void *)code);
}