Document preprocessor token concatenation fix.
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blob81e414c912efe2593a0684504e4dd67e9d1b8503
1 \#
2 \# Source code to NASM documentation
3 \#
4 \M{category}{Programming}
5 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
6 \M{year}{2009}
7 \M{author}{The NASM Development Team}
8 \M{license}{All rights reserved. This document is redistributable under the license given in the file "COPYING" distributed in the NASM archive.}
9 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
10 \M{infoname}{NASM}
11 \M{infofile}{nasm}
12 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
13 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
14 \IR{-D} \c{-D} option
15 \IR{-E} \c{-E} option
16 \IR{-F} \c{-F} option
17 \IR{-I} \c{-I} option
18 \IR{-M} \c{-M} option
19 \IR{-MD} \c{-MD} option
20 \IR{-MF} \c{-MF} option
21 \IR{-MG} \c{-MG} option
22 \IR{-MP} \c{-MP} option
23 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
24 \IR{-MT} \c{-MT} option
25 \IR{-O} \c{-O} option
26 \IR{-P} \c{-P} option
27 \IR{-U} \c{-U} option
28 \IR{-X} \c{-X} option
29 \IR{-a} \c{-a} option
30 \IR{-d} \c{-d} option
31 \IR{-e} \c{-e} option
32 \IR{-f} \c{-f} option
33 \IR{-g} \c{-g} option
34 \IR{-i} \c{-i} option
35 \IR{-l} \c{-l} option
36 \IR{-o} \c{-o} option
37 \IR{-p} \c{-p} option
38 \IR{-s} \c{-s} option
39 \IR{-u} \c{-u} option
40 \IR{-v} \c{-v} option
41 \IR{-W} \c{-W} option
42 \IR{-w} \c{-w} option
43 \IR{-y} \c{-y} option
44 \IR{-Z} \c{-Z} option
45 \IR{!=} \c{!=} operator
46 \IR{$, here} \c{$}, Here token
47 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
48 \IR{$$} \c{$$} token
49 \IR{%} \c{%} operator
50 \IR{%%} \c{%%} operator
51 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
52 \IA{%-1}{%+1}
53 \IR{%0} \c{%0} parameter count
54 \IR{&} \c{&} operator
55 \IR{&&} \c{&&} operator
56 \IR{*} \c{*} operator
57 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
58 \IR{/} \c{/} operator
59 \IR{//} \c{//} operator
60 \IR{<} \c{<} operator
61 \IR{<<} \c{<<} operator
62 \IR{<=} \c{<=} operator
63 \IR{<>} \c{<>} operator
64 \IR{=} \c{=} operator
65 \IR{==} \c{==} operator
66 \IR{>} \c{>} operator
67 \IR{>=} \c{>=} operator
68 \IR{>>} \c{>>} operator
69 \IR{?} \c{?} MASM syntax
70 \IR{^} \c{^} operator
71 \IR{^^} \c{^^} operator
72 \IR{|} \c{|} operator
73 \IR{||} \c{||} operator
74 \IR{~} \c{~} operator
75 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
76 \IA{%$$}{%$}
77 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
78 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
79 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
80 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
81 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
82 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
83 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
84 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
85 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
86 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
87 variables
88 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
89 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
90 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
91 \IR{autoconf} Autoconf
92 \IR{bin} bin
93 \IR{bitwise and} bitwise AND
94 \IR{bitwise or} bitwise OR
95 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
96 \IR{block ifs} block IFs
97 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
98 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
99 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
100 \IR{bsd} BSD
101 \IR{c calling convention} C calling convention
102 \IR{c symbol names} C symbol names
103 \IA{critical expressions}{critical expression}
104 \IA{command line}{command-line}
105 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
106 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
107 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
108 \IA{character constants}{character constant}
109 \IR{common object file format} Common Object File Format
110 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
111 in \c{elf}
112 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
113 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
114 \IR{declaring structure} declaring structures
115 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
116 \IR{devpac} DevPac
117 \IR{djgpp} DJGPP
118 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
119 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
120 \IR{dos} DOS
121 \IR{dos archive} DOS archive
122 \IR{dos source archive} DOS source archive
123 \IA{effective address}{effective addresses}
124 \IA{effective-address}{effective addresses}
125 \IR{elf} ELF
126 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
127 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
128 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
129 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
130 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
131 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
132 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
133 \IR{freebsd} FreeBSD
134 \IR{freelink} FreeLink
135 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
136 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
137 convention
138 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
139 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
140 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
141 \IR{got} GOT
142 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
143 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
144 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
145 \IR{intel number formats} Intel number formats
146 \IR{linux, elf} Linux, ELF
147 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
148 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
149 \IR{logical and} logical AND
150 \IR{logical or} logical OR
151 \IR{logical xor} logical XOR
152 \IR{masm} MASM
153 \IA{memory reference}{memory references}
154 \IR{minix} Minix
155 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
156 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
157 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
158 \IR{mmx registers} MMX registers
159 \IA{modr/m}{modr/m byte}
160 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
161 \IR{ms-dos} MS-DOS
162 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
163 \IR{multipush} \c{multipush} macro
164 \IR{nan} NaN
165 \IR{nasm version} NASM version
166 \IR{netbsd} NetBSD
167 \IR{omf} OMF
168 \IR{openbsd} OpenBSD
169 \IR{operating system} operating system
170 \IR{os/2} OS/2
171 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
172 \IR{passes} passes, assembly
173 \IR{perl} Perl
174 \IR{pic} PIC
175 \IR{pharlap} PharLap
176 \IR{plt} PLT
177 \IR{plt} \c{PLT} relocations
178 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
179 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
180 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
181 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
182 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
183 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
184 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
185 Object File Format
186 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
187 \IA{repeating}{repeating code}
188 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
189 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
190 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
191 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
192 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
193 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
194 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
195 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
196 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
197 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
198 \IR{shift command} \c{shift} command
199 \IA{sib}{sib byte}
200 \IR{sib byte} SIB byte
201 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
202 \IR{solaris x86} Solaris x86
203 \IA{standard section names}{standardized section names}
204 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
205 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
206 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
207 \IR{tlink} \c{TLINK}
208 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
209 \IR{unicode} Unicode
210 \IR{unix} Unix
211 \IR{utf-8} UTF-8
212 \IR{utf-16} UTF-16
213 \IR{utf-32} UTF-32
214 \IA{sco unix}{unix, sco}
215 \IR{unix, sco} Unix, SCO
216 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
217 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
218 \IA{unix system v}{unix, system v}
219 \IR{unix, system v} Unix, System V
220 \IR{unixware} UnixWare
221 \IR{val} VAL
222 \IR{version number of nasm} version number of NASM
223 \IR{visual c++} Visual C++
224 \IR{www page} WWW page
225 \IR{win32} Win32
226 \IR{win32} Win64
227 \IR{windows} Windows
228 \IR{windows 95} Windows 95
229 \IR{windows nt} Windows NT
230 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
231 \# \IC{program entry point}{start point, program}
232 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
233 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
234 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
237 \C{intro} Introduction
239 \H{whatsnasm} What Is NASM?
241 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
242 for portability and modularity. It supports a range of object file
243 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
244 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
245 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
246 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
247 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
248 strong support for macros.
251 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
253 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
254 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
255 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
256 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
258 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
259 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
261 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
262 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
263 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
264 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
265 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
266 it (properly.)
268 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
269 doesn't seem to have much (or any) documentation.
271 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
272 DOS.
274 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
275 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
276 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
277 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
278 It's expensive too. And it's DOS-only.
280 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
281 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
282 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
283 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
284 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
285 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
286 Again.
289 \S{legal} License Conditions
291 Please see the file \c{COPYING}, supplied as part of any NASM
292 distribution archive, for the \i{license} conditions under which you
293 may use NASM.  NASM is now under the so-called GNU Lesser General
294 Public License, LGPL.
297 \H{contact} Contact Information
299 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
300 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
301 (see below for the link).
302 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
304 NASM has a \i{WWW page} at
305 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}. If it's
306 not there, google for us!
309 The original authors are \i{e\-mail}able as
310 \W{mailto:jules@dsf.org.uk}\c{jules@dsf.org.uk} and
311 \W{mailto:anakin@pobox.com}\c{anakin@pobox.com}.
312 The latter is no longer involved in the development team.
314 \i{New releases} of NASM are uploaded to the official sites
315 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}
316 and to
317 \W{ftp://ftp.kernel.org/pub/software/devel/nasm/}\i\c{ftp.kernel.org}
319 \W{ftp://ibiblio.org/pub/Linux/devel/lang/assemblers/}\i\c{ibiblio.org}.
321 Announcements are posted to
322 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
323 \W{news:alt.lang.asm}\i\c{alt.lang.asm} and
324 \W{news:comp.os.linux.announce}\i\c{comp.os.linux.announce}
326 If you want information about NASM beta releases, and the current
327 development status, please subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list
328 by registering at
329 \W{http://sourceforge.net/projects/nasm}\c{http://sourceforge.net/projects/nasm}.
332 \H{install} Installation
334 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
336 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
337 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
338 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
339 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
341 The archive will contain a set of executable files: the NASM
342 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
343 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
344 RDOFF file format.
346 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
347 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
348 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
349 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
350 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
351 under other versions of Windows as well.)
353 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
354 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
355 so you can delete it if you need to save space; however, you may
356 want to keep the documentation or test programs.
358 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
359 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
360 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
361 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
362 the source archive.
364 Note that a number of files are generated from other files by Perl
365 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
366 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
367 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
368 documentation. It is possible future source distributions may not
369 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
370 platforms, including DOS and Windows, are available from
371 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
374 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
376 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
377 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
378 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
379 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
380 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
382 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
383 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
384 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
385 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
386 accordingly.
388 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
389 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
390 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
391 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
392 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
393 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
394 install the programs yourself.
396 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
397 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
398 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
399 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
402 \C{running} Running NASM
404 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
406 To assemble a file, you issue a command of the form
408 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
410 For example,
412 \c nasm -f elf myfile.asm
414 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
416 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
418 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
420 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
421 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
422 to give a listing file name, for example:
424 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
426 To get further usage instructions from NASM, try typing
428 \c nasm -h
430 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
431 are.
433 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
434 or \c{ELF}, type
436 \c file nasm
438 (in the directory in which you put the NASM binary when you
439 installed it). If it says something like
441 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
443 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
444 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
446 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
448 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
449 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
450 and are rare these days.)
452 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
453 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
454 messages.
457 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
459 NASM will normally choose the name of your output file for you;
460 precisely how it does this is dependent on the object file format.
461 For Microsoft object file formats (\i\c{obj} and \i\c{win32}), it
462 will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
463 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
464 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\i\c{aout},
465 \i\c{coff}, \i\c{elf}, \i\c{macho} and \i\c{as86}) it will substitute \c{.o}. For
466 \i\c{rdf}, it will use \c{.rdf}, and for the \i\c{bin} format it
467 will simply remove the extension, so that \c{myfile.asm} produces
468 the output file \c{myfile}.
470 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
471 has the same name as the input file, in which case it will give a
472 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
474 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
475 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
476 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
477 with the name you wish for the output file, either with or without
478 an intervening space. For example:
480 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
481 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
483 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
484 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
487 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
489 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
490 output file format for you itself. In the distribution versions of
491 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
492 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
493 choose what you want the default to be.
495 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
496 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
498 A complete list of the available output file formats can be given by
499 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
502 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
504 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
505 optional space) by a file name, NASM will generate a
506 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
507 code are listed on the left, and the actual source code, with
508 expansions of multi-line macros (except those which specifically
509 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
510 right. For example:
512 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
514 If a list file is selected, you may turn off listing for a
515 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
516 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
517 form" (without the brackets). This can be used to list only
518 sections of interest, avoiding excessively long listings.
521 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
523 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
524 This can be redirected to a file for further processing. For example:
526 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
529 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
531 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
532 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
533 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
534 dependency list without a prefix.
537 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
539 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
540 output to a file, rather than to stdout.  For example:
542 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
545 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
547 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
548 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
549 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
550 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
551 updated dependencies with every assembly session.  For example:
553 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
556 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
558 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
559 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
560 specified by the \c{-o} option.
563 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
565 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
566 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
567 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
568 quotable in Make.
571 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
573 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
574 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
575 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
576 file has been removed.
579 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
581 This option is used to select the format of the debug information
582 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
583 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
584 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
585 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
586 if \c{-F} is specified.
588 A complete list of the available debug file formats for an output
589 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
590 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
592 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which
593 is not built into NASM by default. For information on how
594 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
597 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
599 This option can be used to generate debugging information in the specified
600 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
601 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
602 If no debug information is currently implemented in the selected output
603 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
606 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
608 This option can be used to select an error reporting format for any
609 error messages that might be produced by NASM.
611 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
612 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
613 the default and looks like this:
615 \c filename.asm:65: error: specific error message
617 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
618 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
619 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
620 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
621 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
623 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
624 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
626 \c filename.asm(65) : error: specific error message
628 where the only difference is that the line number is in parentheses
629 instead of being delimited by colons.
631 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
633 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
635 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
636 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
637 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
638 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
639 example) you want to load them into an editor.
641 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
642 which causes errors to be sent to the specified files rather than
643 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
644 the errors into a file by typing
646 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
648 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
649 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
650 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
652 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
654 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
655 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
656 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
657 program, you can type:
659 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
661 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
664 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
666 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
667 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
668 search for the given file not only in the current directory, but also
669 in any directories specified on the command line by the use of the
670 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
671 library}, for example, by typing
673 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
675 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
676 optional).
678 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
679 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
680 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
681 prepended exactly as written to the name of the include file.
682 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
683 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
685 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
686 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
687 to search for the file \c{foobar.i}...)
689 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
690 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
691 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
692 \k{nasmenv}).
694 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
695 be specified as \c{-I}.
698 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
700 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
701 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
702 option. So running
704 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
706 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
707 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
709 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
710 option can also be specified as \c{-P}.
713 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
715 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
716 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
717 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
718 could code
720 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
722 as an alternative to placing the directive
724 \c %define FOO 100
726 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
727 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
728 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
729 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
730 \c{-dDEBUG}.
732 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
733 be specified as \c{-D}.
736 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
738 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
739 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
740 option specified earlier on the command lines.
742 For example, the following command line:
744 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
746 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
747 program. This is useful to override options specified at a different
748 point in a Makefile.
750 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
751 be specified as \c{-U}.
754 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
756 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
757 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
758 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
759 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
760 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
761 if the \c{-o} option is also used).
763 This option cannot be applied to programs which require the
764 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
765 which depend on the values of symbols: so code such as
767 \c %assign tablesize ($-tablestart)
769 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
771 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
772 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
773 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
775 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
777 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
778 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
779 completely and assume the compiler has already done it, to save time
780 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
781 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
782 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
785 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
787 NASM defaults to not optimizing operands which can fit into a signed byte.
788 This means that if you want the shortest possible object code,
789 you have to enable optimization.
791 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
792 levels of optimization.  The syntax is:
794 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
795         if a short form is not specified, except conditional jumps.
796         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
798 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
799         which will fit in a signed byte are optimized,
800         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
801         to the long form unless otherwise specified.
803 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
804         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
805         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
806         has been used (see \k{strict}).  For compatability with earlier
807         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
808         one. This number has no effect on the actual number of passes.
810 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses.
812 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
813 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
816 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
818 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
819 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
821 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
823 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
824 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
825 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
826 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
827 Note that you lose the ability to override the default address type for
828 the instruction.
830 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
831 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
832 \c{include}, \c{local})
834 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
836 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
837 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
838 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
839 conditions are reported like errors, but come up with the word
840 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
841 generating an output file and returning a success status to the
842 operating system.
844 Some conditions are even less severe than that: they are only
845 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
846 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
847 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
848 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
849 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
850 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
852 The \i{suppressible warning} classes are:
854 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
855 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
856 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
857 you might want to disable it.
859 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This
860 warning class is disabled by default.
862 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
863 parameters than optional parameters. This warning class
864 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
866 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
867 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
868 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
869 see \k{syntax} for more information.
871 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
872 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
874 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations
875 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this.
876 This warning class is disabled by default.
878 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
879 Enabled by default.
881 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
882 Disabled by default.
884 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
885 Disabled by default.
887 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
888 Enabled by default.
890 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
891 Enabled by default.
893 \b \i\c{error} causes warnings to be treated as errors.  Disabled by
894 default.
896 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes (not
897 including \c{error}).  Thus, \c{-w+all} enables all available warnings.
899 In addition, you can set warning classes across sections.
900 Warning classes may be enabled with \i\c{[warning +warning-name]},
901 disabled with \i\c{[warning -warning-name]} or reset to their
902 original value with \i\c{[warning *warning-name]}. No "user form"
903 (without the brackets) exists.
905 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
906 \c{-Wwarning} and \c{-Wno-warning} instead of \c{-w+warning} and
907 \c{-w-warning}, respectively.
910 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
912 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
913 and the date on which it was compiled.
915 You will need the version number if you report a bug.
917 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
919 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
920 debug info formats for the given output format. The default format
921 is indicated by an asterisk. For example:
923 \c nasm -f elf -y
925 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
926 \c   ('*' denotes default):
927 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
928 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
931 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
933 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append
934 (respectively) the given argument to all \c{global} or
935 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the
936 underscore to all global and external variables, as C sometimes
937 (but not always) likes it.
940 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
942 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
943 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
944 processed before the real command line. You can use this to define
945 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
946 options in the \c{NASMENV} variable.
948 The value of the variable is split up at white space, so that the
949 value \c{-s -ic:\\nasmlib} will be treated as two separate options.
950 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
951 what you might want, because it will be split at the space and the
952 NASM command-line processing will get confused by the two
953 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
955 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
956 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
957 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
958 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
959 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib} is equivalent to setting it to \c{-s
960 -ic:\\nasmlib}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
962 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
963 changed with version 0.98.31.
966 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
968 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
969 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
970 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
971 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
972 skipping this section.
975 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
977 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
978 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
979 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
980 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
981 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
982 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
983 will distinguish between labels differing only in case.
986 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
988 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
989 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
990 practical, for the user to look at a single line of NASM code
991 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
992 if you declare, for example,
994 \c foo     equ     1
995 \c bar     dw      2
997 then the two lines of code
999 \c         mov     ax,foo
1000 \c         mov     ax,bar
1002 generate completely different opcodes, despite having
1003 identical-looking syntaxes.
1005 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1006 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1007 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1008 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1009 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1010 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1011 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1012 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1014 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1015 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1016 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1017 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1018 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1019 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1021 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1022 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1023 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1024 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1025 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1026 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1027 \e{everything} is a label.
1029 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1030 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1031 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1032 portion outside square brackets and another portion inside. The
1033 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1034 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1037 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1039 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1040 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1041 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1042 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1043 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1044 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1045 \c{mov word [var],2}.
1047 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1048 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1049 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1050 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1051 the strings being manipulated.
1054 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1056 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1057 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1058 choose to put in your segment registers, and will never
1059 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1062 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1064 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1065 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1066 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1067 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1068 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1069 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1070 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1071 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1072 track of which external variable definitions are far and which are
1073 near.
1076 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1078 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1079 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1080 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1081 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1083 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1084 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1085 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1086 on a misunderstanding by the authors.
1089 \S{qsother} Other Differences
1091 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1092 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1094 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1095 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1096 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1097 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1098 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1099 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1100 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1102 In addition to all of this, macros and directives work completely
1103 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1104 details.
1107 \C{lang} The NASM Language
1109 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1111 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1112 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1113 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1115 \c label:    instruction operands        ; comment
1117 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1118 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1119 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1120 presence and nature of the instruction field.
1122 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1123 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1124 backslash-ended line.
1126 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1127 have white space before them, or instructions may have no space
1128 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1129 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1130 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1131 valid source line which does nothing but define a label. Running
1132 NASM with the command-line option
1133 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1134 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1136 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1137 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1138 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1139 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1140 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1141 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1142 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1143 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1144 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1145 an identifier is 4095 characters.
1147 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1148 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1149 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1150 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1151 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1152 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1153 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1154 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1155 override}segment register as an instruction prefix: coding
1156 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1157 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1158 syntactic features of the language, but for instructions such as
1159 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1160 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1161 \c{es lodsb}.
1163 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1164 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1165 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1167 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1168 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1170 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1171 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1172 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1173 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1174 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1175 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1177 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1178 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1179 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1180 \# Details of
1181 \# all forms of each supported instruction are given in
1182 \# \k{iref}.
1183 For example, you can code:
1185 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1186 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1188 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1189 \c         fadd    to st1          ; so does this
1191 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1192 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1193 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1196 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1198 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1199 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1200 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1201 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1202 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1203 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1204 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1205 prefix.
1208 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1210 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1211 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1212 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1213 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1215 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1216 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1217 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1218 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1219 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1220 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1221 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1222 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1223 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1224 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1225 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1226 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1227 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1229 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1232 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1234 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1235 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1236 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1237 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1238 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1239 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1240 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1241 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1242 expression}: see \k{crit}.
1244 For example:
1246 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1247 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1248 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1249 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1251 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1253 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1254 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1255 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1256 directly into a game executable file. It can be called in one of
1257 these three ways:
1259 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1260 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1261 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1262 \c                                    ; actually include at most 512
1264 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1265 macro version searches for the file in the include file search path
1266 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1267 overridden if desired.
1270 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1272 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1273 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1274 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1275 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1276 example,
1278 \c message         db      'hello, world'
1279 \c msglen          equ     $-message
1281 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1282 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1283 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1284 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1285 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1286 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1289 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1291 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1292 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1293 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1294 code
1296 \c zerobuf:        times 64 db 0
1298 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1299 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1300 \e{expression}, so you can do things like
1302 \c buffer: db      'hello, world'
1303 \c         times 64-$+buffer db ' '
1305 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1306 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1307 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1309 \c         times 100 movsb
1311 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1312 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1313 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1315 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1317 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1318 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1319 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1320 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1321 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1324 \H{effaddr} Effective Addresses
1326 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1327 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1328 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1329 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1330 example:
1332 \c wordvar dw      123
1333 \c         mov     ax,[wordvar]
1334 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1335 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1337 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1338 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1340 More complicated effective addresses, such as those involving more
1341 than one register, work in exactly the same way:
1343 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1344 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1346 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1347 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1348 all right:
1350 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1351 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1353 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1354 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1355 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1356 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1357 generate the latter on the grounds that the former requires four
1358 bytes to store a zero offset.
1360 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1361 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1362 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1363 default segment registers.
1365 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1366 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1367 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1368 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1369 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1370 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1371 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1372 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1373 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1374 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1375 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1377 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1378 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1379 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1380 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1381 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1382 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1383 the offset to be lost.
1385 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1386 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1387 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1388 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1389 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1390 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1392 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1393 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1394 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1395 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1398 \H{const} \i{Constants}
1400 NASM understands four different types of constant: numeric,
1401 character, string and floating-point.
1404 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1406 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1407 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1408 suffix \c{H} or \c{X}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} for \i{hexadecimal},
1409 \i{octal} and \i{binary} respectively, or you can prefix \c{0x} for
1410 hexadecimal in the style of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal
1411 in the style of Borland Pascal. Note, though, that the \I{$,
1412 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1413 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1414 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1415 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0o} or
1416 \c{0q} for octal, and \c{0b} for binary.  Please note that unlike C, a
1417 \c{0} prefix by itself does \e{not} imply an octal constant!
1419 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1420 up long strings.
1422 Some examples (all producing exactly the same code):
1424 \c         mov     ax,200          ; decimal
1425 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1426 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1427 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1428 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1429 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1430 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1431 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1432 \c         mov     ax,310q         ; octal
1433 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1434 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1435 \c         mov     ax,0q310        ; hex yet again
1436 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1437 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1438 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1440 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1442 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1443 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1444 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1445 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1446 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1447 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1448 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1451 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1453 \c       \'          single quote (')
1454 \c       \"          double quote (")
1455 \c       \`          backquote (`)
1456 \c       \\\          backslash (\)
1457 \c       \?          question mark (?)
1458 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1459 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1460 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1461 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1462 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1463 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1464 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1465 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1466 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1467 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1468 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1469 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1471 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1472 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1473 sequence.
1475 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1476 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1478 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1479 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1480 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1483 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1485 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1486 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1488 A character constant with more than one byte will be arranged
1489 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1491 \c           mov eax,'abcd'
1493 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1494 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1495 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1496 the sense of character constants understood by the Pentium's
1497 \i\c{CPUID} instruction.
1500 \S{strconst} \i{String Constants}
1502 String constants are character strings used in the context of some
1503 pseudo-instructions, namely the
1504 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1505 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1506 certain preprocessor directives.
1508 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1509 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1510 for the conditions. So the following are equivalent:
1512 \c       db    'hello'               ; string constant
1513 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1515 And the following are also equivalent:
1517 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1518 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1519 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1521 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1522 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1523 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1524 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1525 or four-character constants are treated as strings when they are
1526 operands to \c{DW}, and so forth.
1528 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1530 The special operators \i\c{__utf16__} and \i\c{__utf32__} allows
1531 definition of Unicode strings.  They take a string in UTF-8 format and
1532 converts it to (littleendian) UTF-16 or UTF-32, respectively.
1534 For example:
1536 \c %define u(x) __utf16__(x)
1537 \c %define w(x) __utf32__(x)
1539 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1540 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1542 \c{__utf16__} and \c{__utf32__} can be applied either to strings
1543 passed to the \c{DB} family instructions, or to character constants in
1544 an expression context.
1546 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1548 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1549 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1550 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1551 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1552 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1553 \i\c{__float128h__}.
1555 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1556 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1557 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1558 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1559 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.  NASM also
1560 support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x}, hexadecimal
1561 digits, period, optionally more hexadeximal digits, then optionally a
1562 \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent in decimal
1563 notation.
1565 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1566 floating-point constants as well.
1568 Some examples:
1570 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1571 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1572 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1573 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1574 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1575 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1576 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1577 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1578 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1579 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1580 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1582 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1583 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1584 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1585 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1586 called a "\i{minifloat}."
1588 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1589 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1590 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1591 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1592 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1593 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1594 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1595 floating-point number, respectively.
1597 For example:
1599 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1601 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1602 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1604 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1606 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1607 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1608 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1609 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1610 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1611 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1612 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1613 of floating-point routines, which would significantly increase the
1614 size of the assembler for very little benefit.
1616 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1617 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1618 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1619 respectively.  These are normally used as macros:
1621 \c %define Inf __Infinity__
1622 \c %define NaN __QNaN__
1624 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1626 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1628 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1629 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1630 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1632 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1633 digits.
1635 For example:
1637 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1638 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1639 \c       dt +0p33
1640 \c       dt 33p
1643 \H{expr} \i{Expressions}
1645 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1646 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1647 appropriate size.
1649 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1650 calculations to involve the current assembly position: the
1651 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1652 position at the beginning of the line containing the expression; so
1653 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1654 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1655 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1657 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1658 increasing order of \i{precedence}.
1661 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1663 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1664 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1665 arithmetic operator supported by NASM.
1668 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1670 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1673 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1675 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1678 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1680 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1681 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1682 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1683 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1684 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1687 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1688 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1690 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1691 subtraction.
1694 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1695 \i{Multiplication} and \i{Division}
1697 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1698 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1699 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1700 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1701 \i{signed modulo} operators respectively.
1703 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1704 operation of the signed modulo operator.
1706 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1707 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1708 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1711 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1712 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1714 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1715 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1716 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1717 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1718 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1719 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1722 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1724 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1725 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1726 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1727 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1729 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1730 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1731 the symbol makes sense. So the code
1733 \c         mov     ax,seg symbol
1734 \c         mov     es,ax
1735 \c         mov     bx,symbol
1737 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1739 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1740 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1741 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1742 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1743 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1745 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1746 \c         mov     es,ax
1747 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1749 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1750 pointer to the symbol \c{symbol}.
1752 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1753 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1754 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1755 could code either of
1757 \c         call    (seg procedure):procedure
1758 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1760 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1761 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1762 practice.)
1764 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1765 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1766 to \c{CALL} in these examples.
1768 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1769 must code
1771 \c         dw      symbol, seg symbol
1773 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1774 invent one using the macro processor.
1777 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1779 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1780 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1781 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD} or \c{YWORD}), but will
1782 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1783 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1784 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1785 in \c{BITS 16} mode,
1787 \c         push dword 33
1789 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1791 \c         push strict dword 33
1793 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1794 21 00 00 00}.
1796 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1797 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1800 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1802 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1803 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1804 called \e{Critical Expressions}.
1806 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1807 code and data, so that the second pass, when generating all the
1808 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1809 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1810 symbol declared after the code in question. For example,
1812 \c         times (label-$) db 0
1813 \c label:  db      'Where am I?'
1815 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1816 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1817 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1818 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1819 code
1821 \c         times (label-$+1) db 0
1822 \c label:  db      'NOW where am I?'
1824 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1825 wrong!
1827 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1828 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1829 value is required to be computable in the first pass, and which must
1830 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1831 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1833 \H{locallab} \i{Local Labels}
1835 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1836 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1837 label, which means that it is associated with the previous non-local
1838 label. So, for example:
1840 \c label1  ; some code
1842 \c .loop
1843 \c         ; some more code
1845 \c         jne     .loop
1846 \c         ret
1848 \c label2  ; some code
1850 \c .loop
1851 \c         ; some more code
1853 \c         jne     .loop
1854 \c         ret
1856 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1857 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1858 are kept separate by virtue of each being associated with the
1859 previous non-local label.
1861 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1862 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1863 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1864 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1865 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1866 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1867 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1868 to, you could write
1870 \c label3  ; some more code
1871 \c         ; and some more
1873 \c         jmp label1.loop
1875 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1876 define a label which can be referenced from anywhere but which
1877 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1878 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1879 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1880 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1881 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1882 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1883 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1884 to the local label mechanism. So you could code
1886 \c label1:                         ; a non-local label
1887 \c .local:                         ; this is really label1.local
1888 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1889 \c label2:                         ; another non-local label
1890 \c .local:                         ; this is really label2.local
1892 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1894 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1895 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1896 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}).
1899 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1901 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1902 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1903 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1904 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1905 sign.
1907 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1908 character into a single line.  Thus:
1910 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1911 \c         THIS_VALUE
1913 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1914 sequence.
1916 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1918 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1920 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1921 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1922 things like
1924 \c %define ctrl    0x1F &
1925 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1927 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1929 which will expand to
1931 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1933 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1934 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1935 not at definition time. Thus the code
1937 \c %define a(x)    1+b(x)
1938 \c %define b(x)    2*x
1940 \c         mov     ax,a(8)
1942 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1943 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1945 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1946 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1947 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1948 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1949 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1950 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1951 \c{bar}.
1953 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1954 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
1955 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
1956 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
1957 Hence, if you code
1959 \c %define a(x)    1+a(x)
1961 \c         mov     ax,a(3)
1963 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
1964 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
1965 for an example of its use.
1967 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
1968 macros: if you write
1970 \c %define foo(x)   1+x
1971 \c %define foo(x,y) 1+x*y
1973 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
1974 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
1975 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
1976 you define
1978 \c %define foo bar
1980 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
1981 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
1982 \e{with} parameters, and vice versa.
1984 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
1985 perfectly well define a macro with
1987 \c %define foo bar
1989 and then re-define it later in the same source file with
1991 \c %define foo baz
1993 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
1994 according to the most recent definition. This is particularly useful
1995 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
1997 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
1998 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2001 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2003 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2004 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2005 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2006 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2007 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2009 Suppose you have the following code:
2011 \c %define  isTrue  1
2012 \c %define  isFalse isTrue
2013 \c %define  isTrue  0
2015 \c val1:    db      isFalse
2017 \c %define  isTrue  1
2019 \c val2:    db      isFalse
2021 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2022 This is because, when a single-line macro is defined using
2023 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2024 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2025 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2026 time it is 1.
2028 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2029 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2030 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2032 \c %xdefine isTrue  1
2033 \c %xdefine isFalse isTrue
2034 \c %xdefine isTrue  0
2036 \c val1:    db      isFalse
2038 \c %xdefine isTrue  1
2040 \c val2:    db      isFalse
2042 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2043 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2044 the time that \c{isFalse} was defined.
2047 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2049 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2050 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2051 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2052 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2054 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2056 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2057 select between them.  Similarly, the two statements:
2059 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2060 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2062 have, in fact, exactly the same effect.
2064 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2065 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2068 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2070 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2071 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2072 several similar macros that perform similar functions.
2074 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2075 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2077 As an example, consider the following:
2079 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2081 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2082 \c         .COM1addr       RESW    1
2083 \c         .COM2addr       RESW    1
2084 \c         ; ..and so on
2085 \c endstruc
2087 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2088 we can end up with:
2090 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2091 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2093 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2094 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2096 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2098 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2100 Now the above code can be written as:
2102 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2103 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2105 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2106 in turn, reduce typing errors).
2109 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2111 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2112 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2113 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2114 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2115 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2116 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2118 For example:
2120 \c %idefine Foo mov %?,%??
2122 \c         foo
2123 \c         FOO
2125 will expand to:
2127 \c         mov foo,Foo
2128 \c         mov FOO,Foo
2130 The sequence:
2132 \c %idefine keyword $%?
2134 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2135 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2137 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2140 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2142 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2143 example, the following sequence:
2145 \c %define foo bar
2146 \c %undef  foo
2148 \c         mov     eax, foo
2150 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2151 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2153 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2154 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2155 \k{opt-u}.
2158 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2160 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2161 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2162 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2163 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2165 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2166 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2167 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2168 \c{%assign} directive is processed.
2170 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2171 later, so you can do things like
2173 \c %assign i i+1
2175 to increment the numeric value of a macro.
2177 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2178 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2179 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2181 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2182 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2183 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2184 involving a register).
2187 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2189 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2190 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2191 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2192 before definition.
2194 For example:
2196 \c %defstr test TEST
2198 is equivalent to
2200 \c %define test 'TEST'
2202 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2203 \k{getenv}):
2205 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2208 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2210 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2211 supports a few simple string handling macro operators from which
2212 more complex operations can be constructed.
2214 All the string operators define or redefine a value (either a string
2215 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2216 value, it may change the style of quoting of the input string or
2217 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2219 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2221 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2222 a single-line macro.
2224 For example:
2226 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2228 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2229 Similarly:
2231 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2233 ... would assign the value \c{`"foo"\\'bar'`} to \c{beta}.
2235 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2238 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2240 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2241 For example:
2243 \c %strlen charcnt 'my string'
2245 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2246 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2247 was a literal string but it could also have been a single-line
2248 macro that expands to a string, as in the following example:
2250 \c %define sometext 'my string'
2251 \c %strlen charcnt sometext
2253 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2254 assigned the value of 9.
2257 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2259 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2260 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2261 than the description:
2263 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2264 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2265 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2266 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2267 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2268 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2270 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2271 single-line macro to be created and the second is the string. The
2272 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2273 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2274 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2275 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2276 values out of range result in an empty string.  A negative length
2277 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2278 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2281 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2283 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2284 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2285 this.
2287 \c %macro  prologue 1
2289 \c         push    ebp
2290 \c         mov     ebp,esp
2291 \c         sub     esp,%1
2293 \c %endmacro
2295 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2296 invoke the macro with a call such as
2298 \c myfunc:   prologue 12
2300 which would expand to the three lines of code
2302 \c myfunc: push    ebp
2303 \c         mov     ebp,esp
2304 \c         sub     esp,12
2306 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2307 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2308 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2309 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2310 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2311 \c{%3} and so on.
2313 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2314 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2316 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2317 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2318 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2319 things like
2321 \c %macro  silly 2
2323 \c     %2: db      %1
2325 \c %endmacro
2327 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2328 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2329 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2332 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2334 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2335 defining the same macro name several times with different numbers of
2336 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2337 parameters at all. So you could define
2339 \c %macro  prologue 0
2341 \c         push    ebp
2342 \c         mov     ebp,esp
2344 \c %endmacro
2346 to define an alternative form of the function prologue which
2347 allocates no local stack space.
2349 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2350 instruction; for example, you might want to define
2352 \c %macro  push 2
2354 \c         push    %1
2355 \c         push    %2
2357 \c %endmacro
2359 so that you could code
2361 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2362 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2364 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2365 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2366 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2367 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2368 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2369 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2372 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2374 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2375 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2376 calling the same macro multiple times will use a different label
2377 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2378 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2379 flag is set by doing this:
2381 \c %macro  retz 0
2383 \c         jnz     %%skip
2384 \c         ret
2385 \c     %%skip:
2387 \c %endmacro
2389 You can call this macro as many times as you want, and every time
2390 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2391 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2392 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2393 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2394 interfering with the local label mechanism, as described in
2395 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2396 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2397 they interfere with macro-local labels.
2400 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2402 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2403 command line into one parameter definition, possibly after
2404 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2405 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2406 you might want to be able to write
2408 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2410 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2411 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2412 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2413 the last defined one along with the separating commas. So if you
2414 code:
2416 \c %macro  writefile 2+
2418 \c         jmp     %%endstr
2419 \c   %%str:        db      %2
2420 \c   %%endstr:
2421 \c         mov     dx,%%str
2422 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2423 \c         mov     bx,%1
2424 \c         mov     ah,0x40
2425 \c         int     0x21
2427 \c %endmacro
2429 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2430 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2431 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2432 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2433 \c{db}.
2435 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2436 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2437 \c{%macro} line.
2439 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2440 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2441 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2442 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2443 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2444 into account when overloading macros, and will not allow you to
2445 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2446 example).
2448 Of course, the above macro could have been implemented as a
2449 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2450 look like
2452 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2454 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2455 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2456 definition.
2458 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2461 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2463 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2464 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2465 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2467 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2469 \c         writefile 2,%1
2470 \c         mov     ax,0x4c01
2471 \c         int     0x21
2473 \c %endmacro
2475 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2476 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2477 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2478 called with no parameters, in which case it will use the default
2479 error message supplied in the macro definition.
2481 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2482 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2483 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2484 optional ones. So if a macro definition began with the line
2486 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2488 then it could be called with between one and three parameters, and
2489 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2490 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2491 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2493 You can provide extra information to a macro by providing
2494 too many default parameters:
2496 \c %macro quux 1 something
2498 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2499 more information.
2500 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2501 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2502 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2503 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2504 when the macro is defined, not when it is expanded.
2506 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2507 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2508 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2509 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2510 parameters were really passed to the macro call.
2512 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2513 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2514 and more useful, by changing the first line of the definition to
2516 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2518 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2519 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2520 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2523 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2525 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2526 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2527 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2528 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2529 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2530 Examples are given in \k{rotate}.
2533 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2535 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2536 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2537 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2538 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2539 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2540 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2542 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2543 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2544 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2545 argument list reappear on the right, and vice versa.
2547 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2548 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2549 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2550 parameters are rotated to the right.
2552 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2553 restore a set of registers might work as follows:
2555 \c %macro  multipush 1-*
2557 \c   %rep  %0
2558 \c         push    %1
2559 \c   %rotate 1
2560 \c   %endrep
2562 \c %endmacro
2564 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2565 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2566 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2567 one place to the left, so that the original second argument is now
2568 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2569 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2570 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2572 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2573 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2574 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2576 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2577 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2578 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2579 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2580 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2581 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2582 order from the one in which they were pushed.
2584 This can be done by the following definition:
2586 \c %macro  multipop 1-*
2588 \c   %rep %0
2589 \c   %rotate -1
2590 \c         pop     %1
2591 \c   %endrep
2593 \c %endmacro
2595 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2596 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2597 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2598 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2599 iterated through in reverse order.
2602 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2604 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2605 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2606 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2607 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2608 table, you could code something like
2610 \c %macro keytab_entry 2
2612 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2613 \c                 db      %2
2615 \c %endmacro
2617 \c keytab:
2618 \c           keytab_entry F1,128+1
2619 \c           keytab_entry F2,128+2
2620 \c           keytab_entry Return,13
2622 which would expand to
2624 \c keytab:
2625 \c keyposF1        equ     $-keytab
2626 \c                 db     128+1
2627 \c keyposF2        equ     $-keytab
2628 \c                 db      128+2
2629 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2630 \c                 db      13
2632 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2633 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2635 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2636 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2637 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2638 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2639 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2640 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2641 (literal text to be concatenated to the parameter).
2643 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2644 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2645 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2646 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2647 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2648 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2649 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2650 real names of macro-local labels means that the two usages
2651 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2652 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2654 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2655 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2656 purpose of concatenation.
2658 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2661 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2663 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2664 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2665 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2666 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2667 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2668 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2669 condition code.
2671 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2672 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2673 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2674 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2676 \c %macro  retc 1
2678 \c         j%-1    %%skip
2679 \c         ret
2680 \c   %%skip:
2682 \c %endmacro
2684 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2685 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2686 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2687 \c{JPE}.
2689 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2690 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2691 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2692 because no inverse condition code exists.
2695 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2697 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2698 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2699 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2700 see which instructions in the macro expansion are generating what
2701 code; however, for some macros this clutters the listing up
2702 unnecessarily.
2704 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2705 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2706 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2707 the number of parameters, like this:
2709 \c %macro foo 1.nolist
2711 Or like this:
2713 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2715 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2717 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2718 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2719 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2720 that argument specification.
2722 For example:
2724 \c %macro foo 1-3
2725 \c         ; Do something
2726 \c %endmacro
2727 \c %unmacro foo 1-3
2729 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2731 \c %macro bar 1-3
2732 \c         ; Do something
2733 \c %endmacro
2734 \c %unmacro bar 1
2736 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2737 specification does not match exactly.
2739 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2741 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2742 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2743 syntax of this feature looks like this:
2745 \c %if<condition>
2746 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2747 \c %elif<condition2>
2748 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2749 \c %else
2750 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2751 \c %endif
2753 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2755 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2756 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2758 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2759 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2760 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2761 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2763 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2764 single-line macro existence}
2766 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2767 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2768 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2769 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2771 For example, when debugging a program, you might want to write code
2772 such as
2774 \c           ; perform some function
2775 \c %ifdef DEBUG
2776 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2777 \c %endif
2778 \c           ; go and do something else
2780 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2781 version of the program which produced debugging messages, and remove
2782 the option to generate the final release version of the program.
2784 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2785 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2786 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2787 \i\c{%elifndef}.
2790 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2791 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2793 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2794 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2796 For example, you may be working with a large project and not have control
2797 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2798 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2799 does exist.
2801 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2802 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2804 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2806 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2808 \c %else
2810 \c      %macro MyMacro 1-3
2812 \c              ; insert code to define the macro
2814 \c      %endmacro
2816 \c %endif
2818 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2819 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2820 conflict.
2822 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2823 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2824 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2827 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2828 stack}
2830 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2831 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2832 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2833 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2834 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2836 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2837 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2840 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2841 arbitrary numeric expressions}
2843 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2844 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2845 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2846 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2847 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2849 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2850 a critical expression (see \k{crit}).
2852 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2853 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2854 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2855 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2856 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2857 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2858 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2859 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2860 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2861 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2862 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2863 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2864 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2865 for true and 0 for false.
2867 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2868 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2870 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2871 Identity\I{testing, exact text identity}
2873 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2874 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2875 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2876 Differences in white space are not counted.
2878 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2880 For example, the following macro pushes a register or number on the
2881 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2883 \c %macro  pushparam 1
2885 \c   %ifidni %1,ip
2886 \c         call    %%label
2887 \c   %%label:
2888 \c   %else
2889 \c         push    %1
2890 \c   %endif
2892 \c %endmacro
2894 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2895 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2896 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2897 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2899 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
2900 Types\I{testing, token types}
2902 Some macros will want to perform different tasks depending on
2903 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
2904 example, a string output macro might want to be able to cope with
2905 being passed either a string constant or a pointer to an existing
2906 string.
2908 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
2909 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
2910 the first token in the parameter exists and is an identifier.
2911 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
2912 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
2914 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2915 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
2917 \c %macro writefile 2-3+
2919 \c   %ifstr %2
2920 \c         jmp     %%endstr
2921 \c     %if %0 = 3
2922 \c       %%str:    db      %2,%3
2923 \c     %else
2924 \c       %%str:    db      %2
2925 \c     %endif
2926 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
2927 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
2928 \c   %else
2929 \c                 mov     dx,%2
2930 \c                 mov     cx,%3
2931 \c   %endif
2932 \c                 mov     bx,%1
2933 \c                 mov     ah,0x40
2934 \c                 int     0x21
2936 \c %endmacro
2938 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
2939 the following two ways:
2941 \c         writefile [file], strpointer, length
2942 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
2944 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
2945 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
2946 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
2947 it itself and works out the address and length for itself.
2949 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
2950 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
2951 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
2952 which case, all but the first two would be lumped together into
2953 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
2955 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
2956 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
2957 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
2958 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
2960 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
2962 Some macros will want to do different things depending on if it is
2963 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
2964 versus a multi-token sequence.
2966 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
2967 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
2968 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
2970 For example:
2972 \c %iftoken 1
2974 will assemble the subsequent code, but
2976 \c %iftoken -1
2978 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
2979 \c{-}, and the number \c{1}.
2981 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
2982 variants are also provided.
2984 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
2986 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
2987 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
2988 any tokens at all, whitespace excepted.
2990 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
2991 variants are also provided.
2993 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
2995 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
2996 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
2997 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
2998 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3000 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3001 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3002 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3003 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3005 \c %assign i 0
3006 \c %rep    64
3007 \c         inc     word [table+2*i]
3008 \c %assign i i+1
3009 \c %endrep
3011 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3012 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3013 \c{[table+126]}.
3015 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3016 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3017 terminate the loop, like this:
3019 \c fibonacci:
3020 \c %assign i 0
3021 \c %assign j 1
3022 \c %rep 100
3023 \c %if j > 65535
3024 \c     %exitrep
3025 \c %endif
3026 \c         dw j
3027 \c %assign k j+i
3028 \c %assign i j
3029 \c %assign j k
3030 \c %endrep
3032 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3034 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3035 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3036 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3037 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3038 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3039 be gradually used up and other applications to start crashing.
3042 \H{files} Source Files and Dependencies
3044 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3046 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3048 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3049 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3050 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3052 \c %include "macros.mac"
3054 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3055 file containing the \c{%include} directive.
3057 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3058 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3059 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3060 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3061 line using the \c{-i} option.
3063 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3064 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3065 the form
3067 \c %ifndef MACROS_MAC
3068 \c     %define MACROS_MAC
3069 \c     ; now define some macros
3070 \c %endif
3072 then including the file more than once will not cause errors,
3073 because the second time the file is included nothing will happen
3074 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3076 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3077 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3078 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3081 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3083 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3084 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3085 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3086 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3088 For example,
3090 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3092 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3093 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3096 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3098 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3099 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3100 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3102 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3103 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3104 \c{INCBIN} directive looks like:
3106 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3107 \c %pathsearch dep %1
3108 \c %depend dep
3109 \c         incbin dep,%2
3110 \c %endmacro
3112 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3113 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3114 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3117 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3119 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3120 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3121 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3122 described in \k{macropkg}.
3124 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3125 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3126 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3127 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3129 \c %use altreg
3130 \c %use 'altreg'
3132 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3133 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3134 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3136 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3138 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3139 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3140 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3141 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3142 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3143 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3144 able to nest these loops.
3146 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3147 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3148 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3149 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3150 define labels that are local to a particular context on the stack.
3153 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3154 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3156 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3157 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3158 which is the name of the context. For example:
3160 \c %push    foobar
3162 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3163 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3164 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3165 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3166 single macro definition.)
3168 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3169 context from the context stack and destroys it, along with any
3170 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3171 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3174 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3176 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3177 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3178 is used to define a label which is local to the context on the top
3179 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3180 above could be implemented by means of:
3182 \c %macro repeat 0
3184 \c     %push   repeat
3185 \c     %$begin:
3187 \c %endmacro
3189 \c %macro until 1
3191 \c         j%-1    %$begin
3192 \c     %pop
3194 \c %endmacro
3196 and invoked by means of, for example,
3198 \c         mov     cx,string
3199 \c         repeat
3200 \c         add     cx,3
3201 \c         scasb
3202 \c         until   e
3204 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3205 in \c{AL}.
3207 If you need to define, or access, labels local to the context
3208 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3209 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3212 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3214 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3215 a particular context, in just the same way:
3217 \c %define %$localmac 3
3219 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3220 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3221 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3224 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3226 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3227 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3228 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3229 have the side effect of destroying all context-local labels and
3230 macros associated with the context that was just popped.
3232 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3233 with a different name, without touching the associated macros and
3234 labels. So you could replace the destructive code
3236 \c %pop
3237 \c %push   newname
3239 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3242 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3244 This example makes use of almost all the context-stack features,
3245 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3246 implement a block IF statement as a set of macros.
3248 \c %macro if 1
3250 \c     %push if
3251 \c     j%-1  %$ifnot
3253 \c %endmacro
3255 \c %macro else 0
3257 \c   %ifctx if
3258 \c         %repl   else
3259 \c         jmp     %$ifend
3260 \c         %$ifnot:
3261 \c   %else
3262 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3263 \c   %endif
3265 \c %endmacro
3267 \c %macro endif 0
3269 \c   %ifctx if
3270 \c         %$ifnot:
3271 \c         %pop
3272 \c   %elifctx      else
3273 \c         %$ifend:
3274 \c         %pop
3275 \c   %else
3276 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3277 \c   %endif
3279 \c %endmacro
3281 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3282 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3283 that the macros are issued in the right order (for example, not
3284 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3285 not.
3287 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3288 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3289 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3290 to do different things depending on whether the context on top of
3291 the stack is \c{if} or \c{else}.
3293 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3294 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3295 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3296 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3297 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3299 A sample usage of these macros might look like:
3301 \c         cmp     ax,bx
3303 \c         if ae
3304 \c                cmp     bx,cx
3306 \c                if ae
3307 \c                        mov     ax,cx
3308 \c                else
3309 \c                        mov     ax,bx
3310 \c                endif
3312 \c         else
3313 \c                cmp     ax,cx
3315 \c                if ae
3316 \c                        mov     ax,cx
3317 \c                endif
3319 \c         endif
3321 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3322 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3323 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3324 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3327 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3329 The following preprocessor directives provide a way to use
3330 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3332 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3334 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3336 \b\c{%local}  (see \k{local})
3339 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3341 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3342 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3343 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3345 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3346 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3347 convenient to use. and is not TASM compatible. Here is an example
3348 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3350 \c some_function:
3352 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3353 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3354 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3356 \c         mov     ax,[i]
3357 \c         mov     bx,[j_ptr]
3358 \c         add     ax,[bx]
3359 \c         ret
3361 \c     %pop                       ; restore original context
3363 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3364 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3365 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3366 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3369 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3371 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3372 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3373 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3374 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3375 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3377 \c %stacksize flat
3379 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3380 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3381 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3383 \c %stacksize flat64
3385 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3386 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3387 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3389 \c %stacksize large
3391 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3392 assumes that a far form of call was used to get to this address
3393 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3395 \c %stacksize small
3397 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3398 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3399 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3400 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3401 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3402 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3403 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3404 (see \k{local}).
3407 \S{local} \i\c{%local} Directive
3409 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3410 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3411 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3412 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3413 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3414 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3415 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3416 instruction.
3417 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3418 An example of its use is the following:
3420 \c silly_swap:
3422 \c     %push mycontext             ; save the current context
3423 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3424 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3425 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3427 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3428 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3429 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3430 \c         mov     ax,bx
3431 \c         mov     dx,cx
3432 \c         mov     bx,[old_ax]
3433 \c         mov     cx,[old_dx]
3434 \c         leave                   ; restore old bp
3435 \c         ret                     ;
3437 \c     %pop                        ; restore original context
3439 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3440 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3441 current context before the \c{%local} directive may be used.
3442 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3443 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3444 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3445 as shown in the example.
3448 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3450 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3451 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3452 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3453 right macros by means of code like this:
3455 \c %ifdef F1
3456 \c     ; do some setup
3457 \c %elifdef F2
3458 \c     ; do some different setup
3459 \c %else
3460 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3461 \c %endif
3463 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3464 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3465 having to wait until the program crashes on being run and then not
3466 knowing what went wrong.
3468 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3470 \c %ifdef F1
3471 \c     ; do some setup
3472 \c %elifdef F2
3473 \c     ; do some different setup
3474 \c %else
3475 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3476 \c     %define F1
3477 \c %endif
3479 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3480 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3481 depend on symbol values.
3483 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3484 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3485 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3486 messages.
3488 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3489 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3490 are expanded in it, which can be used to display more information to
3491 the user.  For example:
3493 \c %if foo > 64
3494 \c     %assign foo_over foo-64
3495 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3496 \c %endif
3499 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3501 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3502 information from external sources. Currently they include:
3504 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3505 preprocessor (see \k{line}).
3507 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3508 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3510 \S{line} \i\c{%line} Directive
3512 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3513 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3514 this other file would be an original source file, with the current
3515 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3516 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3517 number of the original source file, instead of the file that is being
3518 read by NASM.
3520 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3521 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3522 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3524 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3526 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3527 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3528 which specifies a line increment value; each line of the input file
3529 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3530 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3531 specifies the file name of the original source file.
3533 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3534 all file name and line numbers relative to the values specified
3535 therein.
3538 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3540 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3541 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3542 to store the contents of an environment variable into a string, which
3543 could be used at some other point in your code.
3545 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3546 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3547 could do that as follows:
3549 \c %defstr FOO    %!FOO
3551 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3554 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3556 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3557 when it starts to process any source file. If you really need a
3558 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3559 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3560 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3562 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3563 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3564 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3565 described here.
3568 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3570 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3571 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3572 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3573 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3574 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3575 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3576 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3578 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3579 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3582 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3584 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3585 representing the full version number of the version of nasm being used.
3586 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3587 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3588 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3589 would be equivalent to:
3591 \c         dd      0x00622001
3595 \c         db      1,32,98,0
3597 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3598 line is used just to give an indication of the order that the separate
3599 values will be present in memory.
3602 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3604 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3605 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3607 \c         db      __NASM_VER__
3609 would expand to
3611 \c         db      "0.98.32"
3614 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3616 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3617 name and line number containing the current instruction. The macro
3618 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3619 current input file (which may change through the course of assembly
3620 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3621 numeric constant giving the current line number in the input file.
3623 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3624 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3625 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3626 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3627 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3628 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3629 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3630 here'. You could then write a macro
3632 \c %macro  notdeadyet 0
3634 \c         push    eax
3635 \c         mov     eax,__LINE__
3636 \c         call    stillhere
3637 \c         pop     eax
3639 \c %endmacro
3641 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3642 find the crash point.
3645 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3647 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3648 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3649 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3650 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3651 mode-dependent macros.
3653 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3655 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3656 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3657 list.
3659 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3660 \c  %define NEWLINE 13, 10
3661 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3662 \c  %define NEWLINE 10
3663 \c %endif
3666 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3668 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3669 assembly session.
3671 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3672 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3673 respectively.)
3675 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3676 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3677 \c{HHMMSS} respectively.
3679 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3680 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3681 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3682 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3684 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3685 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3686 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3687 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3688 undefined.
3690 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3691 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3692 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3693 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3694 local time as if it was UTC.
3696 All instances of time and date macros in the same assembly session
3697 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3698 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3699 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3700 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3701 clock:
3703 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3704 \c       __TIME__             "00:00:42"
3705 \c       __DATE_NUM__         20100101
3706 \c       __TIME_NUM__         000042
3707 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3708 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3709 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3710 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3711 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3714 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3715 Include Test
3717 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3718 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3719 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3720 testing if a particular package is invoked or not.
3722 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3723 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3726 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3728 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3729 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3730 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3731 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3733 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3734 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3735 change in future versions of NASM.}
3738 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3740 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3741 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3742 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3743 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3745 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3746 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3747 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3748 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3749 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
3750 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
3751 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
3752 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
3753 the definition.
3755 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3756 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3758 \c struc   mytype
3760 \c   mt_long:      resd    1
3761 \c   mt_word:      resw    1
3762 \c   mt_byte:      resb    1
3763 \c   mt_str:       resb    32
3765 \c endstruc
3767 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3768 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3769 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3770 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3772 The reason why the structure type name is defined at zero by default
3773 is a side effect of allowing structures to work with the local label
3774 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3775 more than one structure, you can define the above structure like this:
3777 \c struc mytype
3779 \c   .long:        resd    1
3780 \c   .word:        resw    1
3781 \c   .byte:        resb    1
3782 \c   .str:         resb    32
3784 \c endstruc
3786 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3787 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3789 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3790 support any form of period notation to refer to the elements of a
3791 structure once you have one (except the above local-label notation),
3792 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3793 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3794 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3795 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3797 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
3798 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
3800 \c push ebp
3801 \c mov ebp, esp
3802 \c sub esp, 40
3804 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
3806 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
3808 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
3809 a base offset:
3811 \c struc mytype, -40
3813 And access an element this way:
3815 \c mov [ebp + mytype.word], ax
3818 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3819 \i{Instances of Structures}
3821 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3822 to do is to declare instances of that structure in your data
3823 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3824 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3825 you code something like this:
3827 \c mystruc:
3828 \c     istruc mytype
3830 \c         at mt_long, dd      123456
3831 \c         at mt_word, dw      1024
3832 \c         at mt_byte, db      'x'
3833 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3835 \c     iend
3837 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3838 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3839 specified structure field, and then to declare the specified data.
3840 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3841 they were specified in the structure definition.
3843 If the data to go in a structure field requires more than one source
3844 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3845 the \c{AT} line. For example:
3847 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3848 \c                     db      190,100,0
3850 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3851 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3852 line:
3854 \c         at mt_str
3855 \c                 db      'hello, world'
3856 \c                 db      13,10,0
3859 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3861 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3862 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3863 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3864 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3866 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3867 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3868 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3869 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3870 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3872 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3873 both compute the number of additional bytes required to bring the
3874 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3875 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3876 perform the alignment.
3878 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3879 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3880 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3881 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3882 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
3883 except for special purposes.
3885 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
3886 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
3887 power of two, or if their second argument generates more than one
3888 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
3889 thing.
3891 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
3892 be used within structure definitions:
3894 \c struc mytype2
3896 \c   mt_byte:
3897 \c         resb 1
3898 \c         alignb 2
3899 \c   mt_word:
3900 \c         resw 1
3901 \c         alignb 4
3902 \c   mt_long:
3903 \c         resd 1
3904 \c   mt_str:
3905 \c         resb 32
3907 \c endstruc
3909 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
3910 relative to the base of the structure.
3912 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
3913 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
3914 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
3915 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
3916 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
3917 check that the section's alignment characteristics are sensible for
3918 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
3920 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
3923 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
3925 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
3926 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
3927 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
3928 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
3930 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
3931 quoted or not.
3934 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
3936 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
3937 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
3938 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
3939 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
3940 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
3941 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
3943 Example use:
3945 \c %use altreg
3947 \c proc:
3948 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
3949 \c       ret
3951 See also \k{reg64}.
3954 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
3956 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
3957 macro which is more powerful than the default (and
3958 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
3959 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
3960 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
3961 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
3962 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
3963 sequence.
3965 The specific instructions generated can be controlled with the
3966 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
3967 and an optional jump threshold override.  The modes are as
3968 follows:
3970 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
3971 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
3972 default.
3974 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
3975 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
3976 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
3978 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
3979 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
3980 threshold is 16.
3982 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
3983 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
3984 threshold is 16.
3986 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
3987 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
3988 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
3989 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
3991 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
3992 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
3993 are used internally by this macro package.
3996 \C{directive} \i{Assembler Directives}
3998 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
3999 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4000 directives. These are described in this chapter.
4002 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4003 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4004 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4005 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4006 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4007 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4009 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4010 directives are not.
4012 In addition to the universal directives described in this chapter,
4013 each object file format can optionally supply extra directives in
4014 order to control particular features of that file format. These
4015 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4016 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4019 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4021 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4022 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4023 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4024 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4026 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4027 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4028 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4029 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4030 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4031 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4032 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4033 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4035 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4036 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4037 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4038 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4039 device drivers and boot loader software.
4041 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4042 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4043 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4044 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4046 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4047 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4048 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4049 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4050 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4051 need an 0x67.
4053 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4054 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4055 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4057 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4058 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4059 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4060 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4061 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4062 necessary.
4064 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4065 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4066 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4067 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4068 REX prefix is used.
4070 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4071 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4072 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4074 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4076 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4078 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4079 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4082 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4084 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4085 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4086 specify most features directly.  However, this is occationally
4087 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4088 to use.
4090 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
4091 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
4092 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4093 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4094 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4095 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4097 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4098 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4099 other special functions in 64-bit mode, and generating
4100 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4102 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4104 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4105 Sections}
4107 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4108 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4109 which section of the output file the code you write will be
4110 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4111 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4112 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4113 define a new section, if you try to switch to a section that does
4114 not (yet) exist.
4116 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4117 \k{multisec}, all support
4118 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4119 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4120 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4121 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4122 name that has one.
4125 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4127 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4128 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4129 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4130 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4131 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4132 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4133 it. So the user-level directive
4135 \c         SECTION .text
4137 expands to the two lines
4139 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4140 \c         [SECTION .text]
4142 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4143 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4144 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4146 \c %macro  writefile 2+
4148 \c         [section .data]
4150 \c   %%str:        db      %2
4151 \c   %%endstr:
4153 \c         __SECT__
4155 \c         mov     dx,%%str
4156 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4157 \c         mov     bx,%1
4158 \c         mov     ah,0x40
4159 \c         int     0x21
4161 \c %endmacro
4163 This form of the macro, once passed a string to output, first
4164 switches temporarily to the data section of the file, using the
4165 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4166 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4167 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4168 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4169 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4170 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4171 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4172 code in any of several separate code sections.
4175 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4177 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4178 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4179 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4180 given absolute address. The only instructions you can use in this
4181 mode are the \c{RESB} family.
4183 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4185 \c absolute 0x1A
4187 \c     kbuf_chr    resw    1
4188 \c     kbuf_free   resw    1
4189 \c     kbuf        resw    16
4191 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4192 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4193 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4195 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4196 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4198 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4199 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4201 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4202 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4203 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4204 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4206 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4208 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4210 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4211 \c setup:
4212 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4214 \c absolute setup
4216 \c runtimevar1     resw    1
4217 \c runtimevar2     resd    20
4219 \c tsr_end:
4221 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4222 after the setup has finished running, the space it took up can be
4223 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4224 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4225 needs to be made resident.
4228 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4230 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4231 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4232 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4233 defined in some other module and needs to be referred to by this
4234 one. Not every object-file format can support external variables:
4235 the \c{bin} format cannot.
4237 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4238 argument is the name of a symbol:
4240 \c extern  _printf
4241 \c extern  _sscanf,_fscanf
4243 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4244 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4245 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4246 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4247 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4248 by means of the directive
4250 \c extern  _variable:wrt dgroup
4252 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4253 only in that it can take only one argument at a time: the support
4254 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4256 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4257 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4258 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4261 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4263 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4264 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4265 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4266 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4267 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4269 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4270 the definition of the symbol.
4272 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4273 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4274 \c{GLOBAL} directive. For example:
4276 \c global _main
4277 \c _main:
4278 \c         ; some code
4280 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4281 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4282 example, lets you specify whether global data items are functions or
4283 data:
4285 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4287 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4288 user-level form only in that it can take only one argument at a
4289 time.
4292 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4294 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4295 A common variable is much like a global variable declared in the
4296 uninitialized data section, so that
4298 \c common  intvar  4
4300 is similar in function to
4302 \c global  intvar
4303 \c section .bss
4305 \c intvar  resd    1
4307 The difference is that if more than one module defines the same
4308 common variable, then at link time those variables will be
4309 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4310 at the same piece of memory.
4312 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4313 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4314 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4315 specify the alignment requirements of a common variable:
4317 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4318 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4320 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4321 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4322 only one argument at a time.
4325 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4327 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4328 are available on the specified CPU.
4330 Options are:
4332 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4334 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4336 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4338 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4340 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4342 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4344 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4346 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4348 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4350 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4352 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4354 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4356 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4358 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4360 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4362 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4364 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4366 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4367 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4368 instructions are available.
4371 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4373 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4374 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4375 this behaviour:
4377 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4379 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4381 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4383 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4385 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4387 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4389 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4391 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4392 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4393 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4395 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4396 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4399 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4401 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4402 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4403 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4404 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4405 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4406 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4408 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4409 output file based on the input file name and the chosen output
4410 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4411 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4412 name, and substituting an extension defined by the output format.
4413 The extensions are given with each format below.
4416 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4418 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4419 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4420 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4421 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4422 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4423 development.
4425 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4426 how nasm handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4428 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4429 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4430 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4431 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4433 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4434 leaves your file name as it is once the original extension has been
4435 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4436 into a binary file called \c{binprog}.
4439 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4441 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4442 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4443 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4444 the program begins at when it is loaded into memory.
4446 For example, the following code will generate the longword
4447 \c{0x00000104}:
4449 \c         org     0x100
4450 \c         dd      label
4451 \c label:
4453 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4454 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4455 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4456 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4457 offset which is added to all internal address references within the
4458 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4459 does. See \k{proborg} for further comments.
4462 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4463 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4465 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4466 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4467 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4468 end of the section-definition line. For example,
4470 \c section .data   align=16
4472 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4473 aligned on a 16-byte boundary.
4475 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4476 section start address must be forced to zero. The alignment value
4477 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4478 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4481 \S{multisec} \i\c{Multisection}\I{bin, multisection} support for the BIN format.
4483 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4484 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4486 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4487 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4488 of course).
4490 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4491 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4492 \i\c{start=}.
4494 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4495 for the calculation of all memory references within that section
4496 with \i\c{vstart=}.
4498 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4499 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4500 start address.
4502 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4503 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4504 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4506 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4507 is directed by default into the \c{.text} section.
4509 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4510 by default.
4512 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4513 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4514 has been specified.
4516 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4517 alignment has been specified.
4519 \b Sections may not overlap.
4521 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4522 which may be used in your code.
4524 \S{map}\i{Map files}
4526 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4527 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4528 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4529 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4530 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4531 brackets must be used.
4534 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4536 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4537 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4538 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4539 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4541 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4543 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4544 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4545 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4546 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4547 file format.
4549 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4550 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4551 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4553 If your source file contains code before specifying an explicit
4554 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4555 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4557 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4558 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4559 address of the segment. So, for example:
4561 \c segment data
4563 \c dvar:   dw      1234
4565 \c segment code
4567 \c function:
4568 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4569 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4570 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4571 \c         ret
4573 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4574 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4575 like
4577 \c extern  foo
4579 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4580 \c       mov   ds,ax
4581 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4582 \c       mov   es,ax
4583 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4584 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4587 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4588 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4590 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4591 directive to allow you to specify various properties of the segment
4592 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4593 end of the segment-definition line. For example,
4595 \c segment code private align=16
4597 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4598 segment, and requires that the portion of it described in this code
4599 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4601 The available qualifiers are:
4603 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4604 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4605 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4606 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4607 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4608 than stuck end-to-end.
4610 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4611 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4612 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4613 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4614 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4615 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4616 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4617 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4618 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4620 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4621 indicates to the linker that segments of the same class should be
4622 placed near each other in the output file. The class name can be any
4623 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4625 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4626 as an argument, and provides overlay information to an
4627 overlay-capable linker.
4629 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4630 the effect of recording the choice in the object file and also
4631 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4632 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4634 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4635 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4636 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4637 defines the group if it is not already defined.
4639 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4640 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4641 are currently known to make sensible use of this feature;
4642 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4643 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4644 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4646 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4647 class, no overlay, and \c{USE16}.
4650 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4652 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4653 single segment register can be used to refer to all the segments in
4654 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4655 you can code
4657 \c segment data
4659 \c         ; some data
4661 \c segment bss
4663 \c         ; some uninitialized data
4665 \c group dgroup data bss
4667 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4668 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4669 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4670 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4671 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4672 segment register.
4674 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4675 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4676 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4677 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4678 base rather than the segment base.
4680 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4681 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4682 segment which is part of more than one group will default to being
4683 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4685 A group does not have to contain any segments; you can still make
4686 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4687 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4688 \c{FLAT} with no segments in it.
4691 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4693 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4694 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4695 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4696 segment, group and symbol names that are written to the object file
4697 to be forced to upper case just before being written. Within a
4698 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4699 be written entirely in upper case if desired.
4701 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4704 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4705 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4707 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4708 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4709 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4710 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4712 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4713 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4714 wish to import and the name of the library you wish to import it
4715 from. For example:
4717 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4719 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4720 known in the library you are importing it from, in case this is not
4721 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4722 once you have imported it. For example:
4724 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4727 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4728 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4730 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4731 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4732 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4733 using the \c{EXPORT} directive.
4735 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4736 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4737 optional second parameter (separated by white space from the first)
4738 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4739 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4740 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4741 off.
4743 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4744 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4745 space. If further parameters are given, the external name must also
4746 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4747 available attributes are:
4749 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4750 resident by the system loader. This is an optimisation for
4751 frequently used symbols imported by name.
4753 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4754 does not make use of any initialized data.
4756 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4757 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4758 between 32-bit and 16-bit segments.
4760 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4761 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4762 the desired number.
4764 For example:
4766 \c     export  myfunc
4767 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4768 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4769 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4772 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4773 Point}
4775 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4776 define the program entry point, where execution will begin when the
4777 program is run. If the object file that defines the entry point is
4778 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4779 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4780 begin.
4783 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4784 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4786 If you declare an external symbol with the directive
4788 \c     extern  foo
4790 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4791 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4792 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4793 \c{foo} you will usually need to do something like
4795 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4796 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4797 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4799 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4800 is going to be accessible from a given segment or group, say
4801 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4802 simply code
4804 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4806 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4807 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4808 alternative form
4810 \c     extern  foo:wrt dgroup
4812 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4813 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4814 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4815 \c{foo wrt dgroup}.
4817 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4818 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4819 your program. It can also be applied to common variables: see
4820 \k{objcommon}.
4823 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4824 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4826 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4827 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4828 specify which your variables should be by the use of the syntax
4830 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4831 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4833 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4834 OMF specification says that they are declared as a number of
4835 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4836 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4837 five-byte elements or one ten-byte element.
4839 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4840 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4841 the variable size, to match when resolving common variables declared
4842 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4843 the element size on your far common variables. This is done by the
4844 following syntax:
4846 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4847 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4849 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4850 keyword is not required when an element size is specified, since
4851 only far commons may have element sizes at all. So the above
4852 declarations could equivalently be
4854 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4855 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
4857 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
4858 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
4859 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
4861 \c common  foo     10:wrt dgroup
4862 \c common  bar     16:far 2:wrt data
4863 \c common  baz     24:wrt data:6
4866 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
4868 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
4869 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
4870 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
4871 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
4873 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4875 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
4876 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
4877 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
4878 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
4879 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
4880 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
4881 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
4882 files that Win32 linkers can generate correct output from.
4885 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
4886 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
4888 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
4889 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4890 and properties of sections you declare. Section types and properties
4891 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
4892 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
4893 these qualifiers.
4895 The available qualifiers are:
4897 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
4898 code section. This marks the section as readable and executable, but
4899 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
4900 section is code.
4902 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
4903 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
4904 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
4905 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
4907 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
4908 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
4909 constants in it.
4911 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
4912 which is not included in the executable file by the linker, but may
4913 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
4914 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
4915 linker to interpret the contents of the section as command-line
4916 options.
4918 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
4919 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
4920 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
4921 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
4922 request a greater section alignment than this. If alignment is not
4923 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
4924 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
4925 for data (and BSS) sections.
4926 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
4927 alignment), though the value does not matter.
4929 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
4930 qualifiers are:
4932 \c section .text    code  align=16
4933 \c section .data    data  align=4
4934 \c section .rdata   rdata align=8
4935 \c section .bss     bss   align=4
4937 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
4939 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
4941 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
4942 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
4943 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
4944 designated read-only table and have alleged entry point verified
4945 against this table prior exception control is passed to the handler. In
4946 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
4947 handler table," all object modules on linker command line has to comply
4948 with certain criteria. If one single module among them does not, then
4949 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
4950 will not be performed for application in question. Table omission is by
4951 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
4952 linker to refuse to produce binary without such table by passing
4953 \c{/safeseh} command line option.
4955 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
4956 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
4957 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
4959 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
4961 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
4963 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
4964 line to source code:
4966 \c $@feat.00 equ 1
4968 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
4969 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
4970 developer would choose to assign another value in source file, it would
4971 still be perfectly possible.
4973 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
4974 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
4975 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
4976 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
4977 table." Its typical use would be:
4979 \c section .text
4980 \c extern  _MessageBoxA@16
4981 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
4982 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
4983 \c %endif
4984 \c handler:
4985 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
4986 \c         push    DWORD caption
4987 \c         push    DWORD text
4988 \c         push    DWORD 0
4989 \c         call    _MessageBoxA@16
4990 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
4991 \c                         ; for exception handler
4992 \c         ret
4993 \c global  _main
4994 \c _main:
4995 \c         push    DWORD handler
4996 \c         push    DWORD [fs:0]
4997 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
4998 \c         xor     eax,eax
4999 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5000 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5001 \c         add     esp,4
5002 \c         ret
5003 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5004 \c caption:db      'SEGV',0
5006 \c section .drectve info
5007 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5009 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5010 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5011 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5012 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5013 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5014 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5015 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5016 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5017 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5018 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5019 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5020 no notification is provided and user is left with no clue on what
5021 caused application failure.
5023 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5024 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5025 data for "safe exception handler table" causes no backward
5026 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5027 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5030 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5032 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5033 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5034 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5035 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5036 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5038 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5040 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5041 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5042 references. Consider a switch dispatch table:
5044 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
5045 \c         ...
5046 \c dsptch: dq      case0
5047 \c         dq      case1
5048 \c         ...
5050 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5051 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5052 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
5053 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
5054 following:
5056 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5057 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
5059 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5060 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5061 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5062 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5063 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5064 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5065 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5066 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5067 But no worry, it's trivial to fix:
5069 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5070 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
5071 \c         jmp     rbx
5072 \c         ...
5073 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5074 \c         dq      case1-dsptch
5075 \c         ...
5077 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5078 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5079 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5080 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5081 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5082 these image-relative references:
5084 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5085 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
5086 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5087 \c         add     rbx,rax
5088 \c         jmp     rbx
5089 \c         ...
5090 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5091 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5093 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5094 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5095 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5096 become apparent in next paragraph.
5098 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5099 operand only:
5101 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5102 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5103 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5104 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5106 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5108 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5109 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5110 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5111 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5112 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5113 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5114 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5115 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5116 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5117 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5118 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5119 top of the stack.
5121 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5122 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5123 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5124 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5125 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5126 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5127 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5128 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5129 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5130 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5131 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5132 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5133 copying caller's return address to the top of stack and this would
5134 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5135 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5136 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5137 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5138 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5139 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5140 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5141 no, no trace of failure is left.
5143 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5144 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5145 is checked for presence of reference to custom language-specific
5146 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5147 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5148 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5149 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5150 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5151 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5152 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5153 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5154 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5155 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5156 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5157 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5158 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5159 terminating the application.
5161 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5162 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5163 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5164 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5165 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5166 leaf function:
5168 \c default rel
5169 \c section .text
5170 \c extern  MessageBoxA
5171 \c handler:
5172 \c         sub     rsp,40
5173 \c         mov     rcx,0
5174 \c         lea     rdx,[text]
5175 \c         lea     r8,[caption]
5176 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5177 \c         call    MessageBoxA
5178 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5179 \c                         ; for exception handler
5180 \c         add     rsp,40
5181 \c         ret
5182 \c global  main
5183 \c main:
5184 \c         xor     rax,rax
5185 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5186 \c         ret
5187 \c main_end:
5188 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5189 \c caption:db      'SEGV',0
5191 \c section .pdata  rdata align=4
5192 \c         dd      main wrt ..imagebase
5193 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5194 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5195 \c section .xdata  rdata align=8
5196 \c xmain:  db      9,0,0,0
5197 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5198 \c section .drectve info
5199 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5201 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5202 start and end addresses of function" along with reference to associated
5203 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5204 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5205 designated exception handler. References are \e{required} to be
5206 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5207 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5208 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5209 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5210 references, not only above listed required ones, placed into these two
5211 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5212 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5213 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5214 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5216 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5217 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5218 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5219 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5220 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5221 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5222 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5223 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5224 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5225 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5226 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5227 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5228 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5229 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5230 unwinding procedure. Consider following example:
5232 \c function:
5233 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5234 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5235 \c         push    rbx
5236 \c         push    rbp
5237 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5238 \c         sub     r11,rcx
5239 \c         and     r11,-64
5240 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5241 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5242 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5243 \c magic_point:
5244 \c         ...
5245 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5246 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5247 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5248 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5249 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5250 \c         ret
5252 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5253 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5254 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5255 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5256 custom language-specific exception handler would look like this:
5258 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5259 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5260 \c {   ULONG64 *rsp;
5261 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5262 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5263 \c     else
5264 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5265 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5266 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5267 \c         context->R15 = rsp[-1];
5268 \c     }
5269 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5271 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5272 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5273 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5274 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5275 \c     return ExceptionContinueSearch;
5276 \c }
5278 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5279 structure does not have to contain any information about stack frame
5280 and its layout.
5282 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5284 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5285 linking with the \i{DJGPP} linker.
5287 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5289 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5290 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5291 the \c{info} section type are not supported.
5293 \H{machofmt} \i\c{macho}: \i{Mach Object File Format}
5295 The \c{macho} output type produces \c{Mach-O} object files suitable for
5296 linking with the \i{Mac OSX} linker.
5298 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5300 \H{elffmt} \i\c{elf, elf32, and elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5301 Format} Object Files
5303 The \c{elf32} and \c{elf64} output formats generate \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as used by Linux as well as \i{Unix System V},
5304 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
5305 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5306 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5308 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5310 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5311 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5312  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5313  most systems which support ELF.
5315 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5316 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5318 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5319 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5320 and properties of sections you declare. Section types and properties
5321 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5322 names}, but may still be
5323 overridden by these qualifiers.
5325 The available qualifiers are:
5327 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5328 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5329 which is not, such as an informational or comment section.
5331 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5332 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5333 which should not.
5335 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5336 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5337 not.
5339 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5340 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5341 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5342 contents given, such as a BSS section.
5344 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5345 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5346 requirements of the section.
5348 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5349 thread local variables.
5351 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5352 qualifiers are:
5354 \I\c{.text} \I\c{.data} \I\c{.bss} \I\c{.rodata} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss}
5356 \c section .text    progbits  alloc  exec    nowrite  align=16
5357 \c section .rodata  progbits  alloc  noexec  nowrite  align=4
5358 \c section .data    progbits  alloc  noexec  write    align=4
5359 \c section .bss     nobits    alloc  noexec  write    align=4
5360 \c section .tdata   progbits  alloc  noexec  write    align=4    tls
5361 \c section .tbss    nobits    alloc  noexec  write    align=4    tls
5362 \c section other    progbits  alloc  noexec  nowrite  align=1
5364 (Any section name other than those in the above table
5365  is treated by default like \c{other} in the above table.
5366  Please note that section names are case sensitive.)
5369 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5370 Symbols and \i\c{WRT}
5372 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5373 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5374 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5375 be able to generate a variety of ELF specific relocation types in ELF
5376 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5378 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5379 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5380 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5381 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5382 types.
5384 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5385 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5386 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5387 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5389 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5390 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5391 beginning of the current section to the global offset table.
5392 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5393 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5394 result to get the real address of the GOT.
5396 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5397 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5398 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5399 would give the real address of the location you wanted.
5401 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5402 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5403 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5404 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5405 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5406 address of the symbol.
5408 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5409 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5410 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5411 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5412 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5413 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5414 entries absolutely.
5416 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5417 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5418 relative to the start of the section and then adding on the offset
5419 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5420 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5421 peculiarity of the dynamic linker.
5423 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5424 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5426 \S{elftls} \i{Thread Local Storage}\I{TLS}: \c{elf} Special
5427 Symbols and \i\c{WRT}
5429 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5430 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5431 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5432 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5433 of the symbol with code such as:
5435 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5436 \c        mov  [gs:eax],ebx
5439 \b In ELF64 mode, referring to an external or global symbol using
5440 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5441 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5442 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5443 of the symbol with code such as:
5445 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5446 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5449 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5450 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5452 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5453 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5454 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5455 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5456 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5457 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5458 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5459 to specify these features.
5461 You can specify whether a global variable is a function or a data
5462 object by suffixing the name with a colon and the word
5463 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5464 \c{data}.) For example:
5466 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5468 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5469 \c{hashtable} as a data object.
5471 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5472 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5473 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5474 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5476 \c global   hashlookup:function hidden
5478 You can also specify the size of the data associated with the
5479 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5480 forward references) after the type specifier. Like this:
5482 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5484 \c hashtable:
5485 \c         db this,that,theother  ; some data here
5486 \c .end:
5488 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5489 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5491 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5492 writing shared library code. For more information, see
5493 \k{picglobal}.
5496 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5497 \I{COMMON, elf extensions to}
5499 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5500 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5501 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5502 power of two) after the name and size of the common variable,
5503 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5504 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5506 \c common  dwordarray 128:4
5508 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5509 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5512 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5513 \I{ELF, 16-bit code and}
5515 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5516 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5517 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5518 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5519 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5520 these relocations is generated.
5522 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5523 \I{ELF, Debug formats and}
5525 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5526 Line number information is generated for all executable sections, but please
5527 note that only the ".text" section is executable by default.
5529 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5531 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5532 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5533 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5534 the magic number in the first four bytes of the file is
5535 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5536 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5537 implementation does not.
5539 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5541 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5542 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5543 extensions to any standard directives. It supports only the three
5544 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5547 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5548 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5550 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5551 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5552 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5553 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5554 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5555 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5556 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5558 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5560 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5561 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5562 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5563 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5564 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5566 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5567 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5568 this.
5571 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5573 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5574 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5575 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5576 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5577 itself \c{a.out}.
5579 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5580 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5582 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5583 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
5584 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
5585 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
5586 only special symbol supported is \c{..start}.
5589 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5590 Format}
5592 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5593 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5594 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5595 format the internal structure of the assembler.
5597 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5598 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5599 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5600 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5602 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5603 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5604 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5605 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5606 execute an RDF executable under Linux.
5608 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5609 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5612 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5614 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5615 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5616 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5617 which is the name of the module:
5619 \c     library  mylib.rdl
5622 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5624 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5625 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5626 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5627 of current module:
5629 \c     module  mymodname
5631 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5632 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5633 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5635 \c     module  $kernel.core
5638 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} directive\I{GLOBAL,
5639 rdf extensions to}
5641 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5642 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5643 telling the linker do not strip it from target executable or library
5644 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5645 is a procedure (function) or data object.
5647 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5648 symbol exported:
5650 \c     global  sys_open:export
5652 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5653 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5655 \c     global  sys_open:export proc
5657 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5658 or \i\c{object} to the directive:
5660 \c     global  kernel_ticks:export data
5663 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} directive\I{EXTERN,
5664 rdf extensions to}
5666 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
5667 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5668 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5669 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5670 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5671 (function) or data object. For example:
5673 \c     library $libc
5674 \c     extern  _open:import
5675 \c     extern  _printf:import proc
5676 \c     extern  _errno:import data
5678 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5679 a hint as to where to find requested symbols.
5682 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5684 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5685 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5686 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{outform.h} or on the
5687 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5689 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5690 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5691 transactions between the main body of NASM and the output-format
5692 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5693 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5694 of the various requests the main program makes of the output driver,
5695 and in what order they happen.
5697 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5699 \c nasm -f dbg filename.asm
5701 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5702 However, this will not work well on files which were designed for a
5703 different object format, because each object format defines its own
5704 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5705 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5706 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5707 native object format selected:
5709 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5710 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5712 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5713 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5714 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5715 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5716 the final diagnostic output.
5718 This workaround will still typically not work for programs intended
5719 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5720 directives have side effects of defining the segment and group names
5721 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5722 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5723 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5724 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5726 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5727 them all to its output file.
5730 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5732 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5733 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5734 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5735 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5736 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5739 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5741 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5742 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5743 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5744 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5745 support the \c{.COM} format.
5747 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5748 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5749 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5750 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5751 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5752 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5753 Yann Guidon for contributing the code for this.
5755 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5756 future releases.
5759 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5761 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5762 by linking \c{.OBJ} files together.
5764 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5765 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5766 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5767 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5768 An LZH archiver can be found at
5769 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5770 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5771 sources) called \i{FREELINK}, available from
5772 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5773 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5774 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5775 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5776 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5778 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5779 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5780 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5781 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5782 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5783 field in the output file header; if more than one defines a start
5784 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5786 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5787 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5788 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5789 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5790 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5791 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5793 \c segment code
5795 \c ..start:
5796 \c         mov     ax,data
5797 \c         mov     ds,ax
5798 \c         mov     ax,stack
5799 \c         mov     ss,ax
5800 \c         mov     sp,stacktop
5802 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5803 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5804 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5805 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5806 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5807 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
5808 execute on.
5810 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
5811 beginning of this code, which means that will be the entry point
5812 into the resulting executable file.
5814 \c         mov     dx,hello
5815 \c         mov     ah,9
5816 \c         int     0x21
5818 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
5819 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
5820 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
5821 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
5823 \c         mov     ax,0x4c00
5824 \c         int     0x21
5826 This terminates the program using another DOS system call.
5828 \c segment data
5830 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
5832 The data segment contains the string we want to display.
5834 \c segment stack stack
5835 \c         resb 64
5836 \c stacktop:
5838 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
5839 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
5840 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
5841 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5842 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5843 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5844 type \c{STACK}.
5846 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5847 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5848 world' and then exit.
5851 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
5853 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
5854 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
5855 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
5856 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
5857 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
5858 \c{.EXE} files.
5860 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5861 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
5862 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
5864 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
5865 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
5866 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
5867 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
5868 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
5869 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
5870 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
5871 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
5872 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
5874 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
5875 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
5876 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
5877 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
5878 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
5879 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
5880 explicitly issue one of your own.
5882 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
5883 since this would require a relocation in the header, and things
5884 would get a lot more complicated. So you should get your segment
5885 base by copying it out of \c{CS} instead.
5887 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
5888 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
5889 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
5890 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
5891 \c{EXE_stack 64}.
5893 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
5894 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
5895 \c{binexe.asm}.
5898 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
5900 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
5901 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
5902 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
5903 output format.
5906 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
5908 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
5909 segment (though the segment may change). Execution then begins at
5910 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
5911 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
5912 like
5914 \c         org 100h
5916 \c section .text
5918 \c start:
5919 \c         ; put your code here
5921 \c section .data
5923 \c         ; put data items here
5925 \c section .bss
5927 \c         ; put uninitialized data here
5929 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
5930 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
5931 you want to and the code will still end up at the front of the file
5932 where it belongs.
5934 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
5935 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
5936 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
5937 this will be free memory when the program is run. Therefore you
5938 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
5939 run.
5941 To assemble the above program, you should use a command line like
5943 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
5945 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
5946 explicit output file name were specified, so you have to override it
5947 and give the desired file name.
5950 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
5952 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
5953 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
5954 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
5955 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
5956 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
5957 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
5958 file.
5960 If you do this, you need to take care of several things:
5962 \b The first object file containing code should start its code
5963 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
5964 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
5965 segment, so that the linker or converter program does not have to
5966 adjust address references within the file when generating the
5967 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
5968 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
5969 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
5970 in MASM-compatible assemblers.
5972 \b You don't need to define a stack segment.
5974 \b All your segments should be in the same group, so that every time
5975 your code or data references a symbol offset, all offsets are
5976 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
5977 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
5980 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
5982 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
5983 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
5984 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
5985 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
5986 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
5987 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
5988 your code segment.
5990 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
5991 the various routines inside the driver which do the work. This
5992 structure should be defined at the start of the code segment, even
5993 though it is not actually code.
5995 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
5996 which has to go in the header structure, a list of books is given in
5997 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
5998 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6001 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6003 This section covers the basics of writing assembly routines that
6004 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6005 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6006 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6009 \S{16cunder} External Symbol Names
6011 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6012 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6013 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6014 appears in the C program. So, for example, the function a C
6015 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6016 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6017 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6018 not have to worry about name clashes with C symbols.
6020 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6021 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6023 \c %macro  cglobal 1
6025 \c   global  _%1
6026 \c   %define %1 _%1
6028 \c %endmacro
6030 \c %macro  cextern 1
6032 \c   extern  _%1
6033 \c   %define %1 _%1
6035 \c %endmacro
6037 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6038 \c{%rep} construct could solve this.)
6040 If you then declare an external like this:
6042 \c cextern printf
6044 then the macro will expand it as
6046 \c extern  _printf
6047 \c %define printf _printf
6049 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6050 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6052 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6053 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6054 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6056 Also see \k{opt-pfix}.
6058 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6060 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6061 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6062 writing for. This means you have to keep track of the following
6063 things:
6065 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6066 functions are near. This means that function pointers, when stored
6067 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6068 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6069 never changes its value, and always gives the segment part of the
6070 full function address), and that functions are called using ordinary
6071 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6072 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6073 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6074 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6076 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6077 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6078 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6079 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6080 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6081 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6082 \c{CALL FAR} to call external routines.
6084 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6085 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6086 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6087 segment part of the full data item address).
6089 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6090 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6091 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6092 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6093 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6094 pointers you are passed.
6096 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6097 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6098 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6099 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6100 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6102 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6103 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6104 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6105 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6106 and global data items can both be accessed easily without changing
6107 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6108 segments. However, some memory models (though not the standard
6109 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6110 same value to be removed. Be careful about functions' local
6111 variables in this latter case.
6113 In models with a single code segment, the segment is called
6114 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6115 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6116 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6117 called \i\c{_DATA}.
6120 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6122 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6123 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6124 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6125 doing the calling and the function which gets called.
6127 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6128 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6129 argument specified to the function is pushed last).
6131 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6132 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6133 memory model.
6135 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6136 actually necessary, in functions which do not need to access their
6137 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6138 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6139 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6140 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6141 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6142 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6144 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6145 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6146 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6147 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6148 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6149 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6150 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6151 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6152 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6153 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6154 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6155 parameters in reverse order means that the function knows where to
6156 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6157 remaining ones.
6159 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6160 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6161 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6163 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6164 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6165 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6166 compiler) returned in \c{ST0}.
6168 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6169 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6170 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6171 memory model.
6173 \b When the caller regains control from the callee, the function
6174 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6175 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6176 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6177 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6178 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6179 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6180 removing.
6182 It is instructive to compare this calling convention with that for
6183 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6184 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6185 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6186 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6187 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6188 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6189 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6190 which means that a compiler can give better guarantees about
6191 sequence points without performance suffering.
6193 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6194 The following example is for small model:
6196 \c global  _myfunc
6198 \c _myfunc:
6199 \c         push    bp
6200 \c         mov     bp,sp
6201 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6202 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6204 \c         ; some more code
6206 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6207 \c         pop     bp
6208 \c         ret
6210 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6211 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6212 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6213 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6214 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6215 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6217 At the other end of the process, to call a C function from your
6218 assembly code, you would do something like this:
6220 \c extern  _printf
6222 \c       ; and then, further down...
6224 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6225 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6226 \c       call    _printf
6227 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6229 \c       ; then those data items...
6231 \c segment _DATA
6233 \c myint         dw    1234
6234 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6236 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6237 code
6239 \c     int myint = 1234;
6240 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6242 In large model, the function-call code might look more like this. In
6243 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6244 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6245 it first.
6247 \c       push    word [myint]
6248 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6249 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6250 \c       call    far _printf
6251 \c       add    sp,byte 6
6253 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6254 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6255 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6256 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6257 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6258 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6259 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6260 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6261 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6262 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6263 word of parameters.
6266 \S{16cdata} Accessing Data Items
6268 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6269 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6270 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6271 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6272 accessed from assembler as
6274 \c extern _i
6276 \c         mov ax,[_i]
6278 And to declare your own integer variable which C programs can access
6279 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6280 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6282 \c global  _j
6284 \c _j      dw      0
6286 To access a C array, you need to know the size of the components of
6287 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6288 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6289 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6290 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6291 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6292 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6293 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6295 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6296 the base of the structure to the field you are interested in. You
6297 can either do this by converting the C structure definition into a
6298 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6299 one offset and using just that.
6301 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6302 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6303 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6304 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6305 Typically, you might find that a structure like
6307 \c struct {
6308 \c     char c;
6309 \c     int i;
6310 \c } foo;
6312 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6313 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6314 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6315 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6316 out how your own compiler does it.
6319 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6321 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6322 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6323 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6324 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6325 the work involved in keeping track of the calling convention.
6327 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6328 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6330 An example of an assembly function using the macro set is given
6331 here:
6333 \c proc    _nearproc
6335 \c %$i     arg
6336 \c %$j     arg
6337 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6338 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6339 \c         add     ax,[bx]
6341 \c endproc
6343 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6344 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6345 integer. It returns \c{i + *j}.
6347 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6348 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6349 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6350 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6351 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6352 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6353 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6355 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6356 compact-model code) by default. You can have it generate far
6357 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6358 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6359 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6360 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6361 dependency on whether data pointers are far or not.
6363 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6364 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6365 many function parameters will be of type \c{int}.
6367 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6369 \c %define FARCODE
6371 \c proc    _farproc
6373 \c %$i     arg
6374 \c %$j     arg     4
6375 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6376 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6377 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6378 \c         add     ax,[bx]
6380 \c endproc
6382 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6383 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6384 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6387 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6389 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6390 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6392 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6393 not required for Pascal.
6395 \b The memory model is always large: functions are far, data
6396 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6397 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6398 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6399 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6400 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6401 data declared in a Pascal program goes into the default data
6402 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6403 when control is passed to your assembly code. The only things that
6404 do not live in the default data segment are local variables (they
6405 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6406 data \e{pointers}, however, are far.
6408 \b The function calling convention is different - described below.
6410 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6412 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6413 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6414 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6417 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6419 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6420 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6421 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6422 used to denote the function doing the calling and the function which
6423 gets called.
6425 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6426 after another, in normal order (left to right, so that the first
6427 argument specified to the function is pushed first).
6429 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6430 control to the callee.
6432 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6433 actually necessary, in functions which do not need to access their
6434 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6435 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6436 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6437 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6438 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6439 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6441 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6442 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6443 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6444 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6445 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6446 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6447 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6449 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6450 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6451 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6453 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6454 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6455 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6456 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6457 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6458 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6459 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6460 places the returned string value at that location. The pointer is
6461 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6462 \c{RETF} instruction.
6464 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6465 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6466 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6467 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6468 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6469 to be removed from the stack as a side effect of the return
6470 instruction.
6472 \b When the caller regains control from the callee, the function
6473 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6474 do nothing further.
6476 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6477 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6479 \c global  myfunc
6481 \c myfunc: push    bp
6482 \c         mov     bp,sp
6483 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6484 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6485 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6487 \c         ; some more code
6489 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6490 \c         pop     bp
6491 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6493 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6494 assembly code, you would do something like this:
6496 \c extern  SomeFunc
6498 \c        ; and then, further down...
6500 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6501 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6502 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6503 \c        call   far SomeFunc
6505 This is equivalent to the Pascal code
6507 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6508 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6511 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6512 Name Restrictions
6514 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6515 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6516 reading and understanding the various information contained in a
6517 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6518 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6519 restrictions:
6521 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6522 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6524 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6525 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6527 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6528 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6530 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6531 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6534 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6536 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6537 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6538 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6539 definition ensures that functions are far (it implies
6540 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6541 generated with an operand.
6543 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6544 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6545 reverse order. For example:
6547 \c %define PASCAL
6549 \c proc    _pascalproc
6551 \c %$j     arg 4
6552 \c %$i     arg
6553 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6554 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6555 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6556 \c         add     ax,[bx]
6558 \c endproc
6560 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6561 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6562 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6563 and the contents of the pointer. The only difference between this
6564 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6565 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6566 reverse order.
6569 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6571 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6572 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6573 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6574 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6575 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6576 shared libraries.
6578 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6579 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6580 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6581 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6582 address space no matter what segment you work relative to, and that
6583 you should ignore all segment registers completely. When writing
6584 flat-model application code, you never need to use a segment
6585 override or modify any segment register, and the code-section
6586 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6587 space as the data-section addresses you access your variables by and
6588 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6589 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6590 offset part.
6593 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6595 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6596 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6597 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6600 \S{32cunder} External Symbol Names
6602 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6603 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6604 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6605 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6606 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6607 underscore on their assembly-language names.
6609 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6610 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6611 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6612 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6613 though, the leading underscore should not be used.
6615 See also \k{opt-pfix}.
6617 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6619 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6620 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6621 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6622 the function doing the calling and the function which gets called.
6624 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6625 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6626 argument specified to the function is pushed last).
6628 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6629 control to the callee.
6631 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6632 actually necessary, in functions which do not need to access their
6633 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6634 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6635 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6636 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6637 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6638 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6640 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6641 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6642 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6643 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6644 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6645 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6646 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6647 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6648 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6649 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6650 and type of the remaining ones.
6652 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6653 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6654 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6656 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6657 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6658 of the value. Floating-point results are typically returned in
6659 \c{ST0}.
6661 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6662 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6663 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6665 \b When the caller regains control from the callee, the function
6666 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6667 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6668 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6669 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6670 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6671 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6672 removing.
6674 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6675 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6676 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6677 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6678 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6679 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6680 still pushed in right-to-left order.
6682 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6684 \c global  _myfunc
6686 \c _myfunc:
6687 \c         push    ebp
6688 \c         mov     ebp,esp
6689 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6690 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6692 \c         ; some more code
6694 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6695 \c         ret
6697 At the other end of the process, to call a C function from your
6698 assembly code, you would do something like this:
6700 \c extern  _printf
6702 \c         ; and then, further down...
6704 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6705 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6706 \c         call    _printf
6707 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6709 \c         ; then those data items...
6711 \c segment _DATA
6713 \c myint       dd   1234
6714 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6716 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6718 \c     int myint = 1234;
6719 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6722 \S{32cdata} Accessing Data Items
6724 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6725 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6726 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6727 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6728 accessed from assembler as
6730 \c           extern _i
6731 \c           mov eax,[_i]
6733 And to declare your own integer variable which C programs can access
6734 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6735 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6737 \c           global _j
6738 \c _j        dd 0
6740 To access a C array, you need to know the size of the components of
6741 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6742 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6743 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6744 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6745 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6746 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6747 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6748 are also 4 bytes long.
6750 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6751 the base of the structure to the field you are interested in. You
6752 can either do this by converting the C structure definition into a
6753 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6754 one offset and using just that.
6756 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6757 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6758 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6759 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6760 Typically, you might find that a structure like
6762 \c struct {
6763 \c     char c;
6764 \c     int i;
6765 \c } foo;
6767 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6768 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6769 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6770 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6771 out how your own compiler does it.
6774 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6776 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6777 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6778 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6779 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6780 the work involved in keeping track of the calling convention.
6782 An example of an assembly function using the macro set is given
6783 here:
6785 \c proc    _proc32
6787 \c %$i     arg
6788 \c %$j     arg
6789 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6790 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6791 \c         add     eax,[ebx]
6793 \c endproc
6795 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6796 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6797 integer. It returns \c{i + *j}.
6799 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6800 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6801 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6802 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6803 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6804 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6805 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6807 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6808 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
6809 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
6812 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
6813 Libraries}
6815 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
6816 because it contains support for \i{position-independent code}
6817 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
6818 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
6819 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
6821 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
6822 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
6823 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
6824 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
6826 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
6827 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
6828 of the running process. The contents of the library's code section
6829 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
6831 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
6832 this:
6834 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
6836 Instead, the linker provides an area of memory called the
6837 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
6838 constant distance from your library's code, so if you can find out
6839 where your library is loaded (which is typically done using a
6840 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
6841 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6842 linker-generated entries in the GOT.
6844 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6845 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6846 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6847 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6848 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6849 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
6852 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
6854 Each code module in your shared library should define the GOT as an
6855 external symbol:
6857 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
6858 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
6860 At the beginning of any function in your shared library which plans
6861 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
6862 address of the GOT. This is typically done by writing the function
6863 in this form:
6865 \c func:   push    ebp
6866 \c         mov     ebp,esp
6867 \c         push    ebx
6868 \c         call    .get_GOT
6869 \c .get_GOT:
6870 \c         pop     ebx
6871 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
6873 \c         ; the function body comes here
6875 \c         mov     ebx,[ebp-4]
6876 \c         mov     esp,ebp
6877 \c         pop     ebp
6878 \c         ret
6880 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
6881 second leading underscore.)
6883 The first two lines of this function are simply the standard C
6884 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
6885 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
6886 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
6887 libraries use this register to store the address of the GOT.
6889 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
6890 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
6891 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
6892 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
6893 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
6894 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
6895 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
6896 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
6897 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
6898 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
6899 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
6900 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
6901 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
6902 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
6903 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
6904 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
6906 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
6907 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
6908 those three instructions into a macro and safely ignore them:
6910 \c %macro  get_GOT 0
6912 \c         call    %%getgot
6913 \c   %%getgot:
6914 \c         pop     ebx
6915 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
6917 \c %endmacro
6919 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
6921 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
6922 your data items. Most variables will reside in the sections you have
6923 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
6924 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
6925 way this works is like this:
6927 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
6929 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
6930 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
6931 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
6932 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
6934 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
6935 them, they are shared between code modules in the library, but do
6936 not get exported from the library to the program that loaded it.
6937 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
6938 can access them in the same way as local variables, using the above
6939 \c{..gotoff} mechanism.
6941 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
6942 handles this relocation type, there must be at least one non-local
6943 symbol in the same section as the address you're trying to access.
6946 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
6948 If your library needs to get at an external variable (external to
6949 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
6950 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
6951 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
6952 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
6953 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
6954 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
6955 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
6956 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
6957 you would code
6959 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
6961 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
6962 linker, when it builds the shared library, collects together every
6963 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
6964 has every necessary entry present.
6966 Common variables must also be accessed in this way.
6969 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
6971 If you want to export symbols to the user of the library, you have
6972 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
6973 you have to give the size of the data item. This is because the
6974 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
6975 entries for any exported functions, and also moves exported data
6976 items away from the library's data section in which they were
6977 declared.
6979 So to export a function to users of the library, you must use
6981 \c global  func:function           ; declare it as a function
6983 \c func:   push    ebp
6985 \c         ; etc.
6987 And to export a data item such as an array, you would have to code
6989 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
6991 \c array:  resd    128
6992 \c .end:
6994 Be careful: If you export a variable to the library user, by
6995 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
6996 end up living in the data section of the main program, rather than
6997 in your library's data section, where you declared it. So you will
6998 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
6999 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7000 effectively, it has become).
7002 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7003 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7004 sort of code:
7006 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7008 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7009 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7010 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7011 pointing at your data section instead of at the exported global
7012 which resides elsewhere.
7014 Instead of the above code, then, you must write
7016 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7018 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7019 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7020 at that address, rather than just relocating by section base.
7022 Either method will work for functions: referring to one of your
7023 functions by means of
7025 \c funcptr:        dd      my_function
7027 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7029 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
7031 will give the address of the procedure linkage table for the
7032 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7033 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7036 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7038 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7039 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7040 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7041 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7042 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7043 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7044 in the main program can be transparently passed off to their real
7045 destinations.
7047 To call an external routine, you must use another special PIC
7048 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7049 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7050 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7051 ..plt}.
7054 \S{link} Generating the Library File
7056 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7057 you then generate your shared library with a command such as
7059 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7060 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7062 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7063 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7064 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7065 library file name, with a version number, into the library:
7067 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7069 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7070 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7073 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7075 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7076 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7077 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7078 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7079 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7080 one, or jumps between different-size segments.
7083 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7085 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7086 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7087 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7088 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7089 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7090 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7091 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7092 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7094 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7095 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7096 segment, so just coding, for example,
7098 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7100 will not work, since the offset part of the address will be
7101 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7102 one.
7104 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7105 generate the required instruction by coding it manually, using
7106 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7107 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7109 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7111 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7112 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7113 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7114 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7115 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7116 segment to a 32-bit one.
7118 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7119 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7121 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7123 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7124 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7125 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7128 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7129 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7131 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7132 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7133 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7134 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7135 32-bit segment, or vice versa.
7137 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7138 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7139 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7140 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7142 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7143 the address, since any effective address containing a 32-bit
7144 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7146 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7147 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7149 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7150 instruction and a register) if you already know the precise offset
7151 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7152 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7153 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7155 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7156 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7158 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7160 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7161 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7162 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7164 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7166 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7167 which controls the size of the data stored at the address, with the
7168 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7169 address itself. The two can quite easily be different:
7171 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7173 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7174 offset.
7176 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7177 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7179 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7181 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7182 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7183 offset), and calls that address.
7186 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7188 The other way you might want to access data might be using the
7189 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7190 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7191 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7192 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7194 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7195 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7196 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7197 desired address into \c{ESI} and then code
7199 \c         a32     lodsb
7201 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7202 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7203 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7204 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7206 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7207 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7208 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7209 instructions with implicit addressing:
7210 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7211 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7212 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7213 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7214 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7215 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7216 Also, the
7217 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7218 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7219 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7220 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7221 size from the code segment.
7223 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7224 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7225 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7226 give the value of the segment register being manipulated. To force
7227 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7228 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7230 \c         o16 push    ss
7231 \c         o16 push    ds
7233 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7234 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7235 one.
7237 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7238 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7241 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7243 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7244 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7245 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7246 write position-independent code for shared libraries.
7248 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7249 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7250 registers, which still add their bases.
7252 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7253 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7254 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7255 probably desirable to make that the default, using the directive
7256 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7258 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7259 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7260 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7261 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7262 Please see the ABI documentation for your platform.
7264 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7265 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7266 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7267 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7269 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7270 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7271 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7272 set to zero.
7274 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7276 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7277 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
7279 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7280 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7281 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7282 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7284 This is consistent with the AMD documentation and most other
7285 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7286 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7287 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7288 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7289 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7290 can be used for this purpose.
7292 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7294 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7295 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7296 immediates to 32 bits.
7298 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7300 \c      MOV reg64,imm64
7302 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7303 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7304 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7305 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7306 immediate as \c{DWORD}:
7308 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7309 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7310 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7311 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7313 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7315 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7316 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7317 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7318 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7319 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7320 displacement size as \c{QWORD}:
7322 \c      default abs
7324 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7325 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7326 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7328 \c      default rel
7330 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7331 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7332 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7333 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7335 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7336 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7338 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7340 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7342 \W{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}\c{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}
7344 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7345 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7347 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7348 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7349 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7350 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7351 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7353 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7355 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7356 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7357 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7358 stack, and returned in \c{ST(0)} and \c{ST(1)}.
7360 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7362 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7364 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7366 \c      void foo(long a, double b, int c)
7368 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7370 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7372 The Win64 ABI is described at:
7374 \W{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}\c{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}
7376 What follows is a simplified summary.
7378 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7379 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7380 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7381 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7382 use by the function without saving.
7384 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7386 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7387 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7388 return is \c{XMM0} only.
7390 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7392 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7394 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7396 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7398 \C{trouble} Troubleshooting
7400 This chapter describes some of the common problems that users have
7401 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7402 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7403 that isn't listed here.
7406 \H{problems} Common Problems
7408 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7410 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7411 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7412 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7413 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7414 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7415 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7416 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7417 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7418 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7421 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7423 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7424 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7425 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7426 longer.
7428 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7429 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7430 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7431 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7432 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7433 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7434 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7435 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7436 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7437 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7438 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7439 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7442 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7444 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7445 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7446 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7447 sector, people who are used to MASM tend to code
7449 \c         ORG 0
7451 \c         ; some boot sector code
7453 \c         ORG 510
7454 \c         DW 0xAA55
7456 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7457 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7458 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7460 \c         ORG 0
7462 \c         ; some boot sector code
7464 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7465 \c         DW 0xAA55
7467 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7468 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7469 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7470 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7471 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7472 find out what's wrong with it.
7475 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7477 The other common problem with the above code is people who write the
7478 \c{TIMES} line as
7480 \c         TIMES 510-$ DB 0
7482 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7483 the difference between them is also a pure number and can happily be
7484 fed to \c{TIMES}.
7486 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7487 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7488 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7489 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7490 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7491 information back to the expression evaluator. So from the
7492 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7493 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7494 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7495 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7497 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7498 line in the form
7500 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7502 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7503 and so their difference is a pure number. This will solve the
7504 problem and generate sensible code.
7507 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7509 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7510 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7511 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7512 \i\c{bugtracker} at
7513 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7514 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7515 contacts in \k{contact}.
7517 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7518 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7519 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7520 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7521 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7522 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7523 there.
7525 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7526 information:
7528 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7529 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7531 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7532 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7533 you were using the standard distribution binaries out of the
7534 archive. If you were using a locally built executable, try to
7535 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7536 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7539 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7540 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7541 \c{NASMENV} environment variable if any.
7543 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7544 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7545 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7546 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7547 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7548 compiler, what version, and what command line or options you used.
7549 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7550 with the command-line version of the compiler.)
7552 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7553 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7554 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7555 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7556 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7557 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7558 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7559 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7560 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7561 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7562 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7563 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7564 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7566 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7567 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7568 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7569 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7570 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7571 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7572 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7573 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7574 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7575 should be 77 instead'.
7577 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7578 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7579 generates the same file, or whether the problem is related to
7580 portability issues between our development platforms and yours. We
7581 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7582 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7583 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7584 for us.
7586 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7587 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7588 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7589 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7590 differently from us.
7593 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7595                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7597 \H{ndisintro} Introduction
7600 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7601 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7602 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7603 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7604 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7606 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7607 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7608 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7609 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7610 disassembles.
7613 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7615 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7616 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7617 are on a Unix system.
7620 \H{ndisrun} Running NDISASM
7622 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7624 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7626 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7627 provided of course that you remember to specify which it is to work
7628 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7629 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7631 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7632 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7633 summary of command line options.
7636 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7638 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7639 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7640 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7641 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7642 this.
7644 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7645 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7646 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7647 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7648 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7650 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7652 \c        ndisasm -o100h filename.com
7654 will do the trick.
7657 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7659 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7660 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7661 will faithfully plough through the data section, producing machine
7662 instructions wherever it can (although most of them will look
7663 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7664 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7665 Then it will reach the code section.
7667 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7668 instruction from part of the data section, and its file position is
7669 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7670 entirely possible that another spurious instruction will get
7671 generated, starting with the final byte of the data section, and
7672 then the correct first instruction in the code section will not be
7673 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7674 ideal.
7676 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7677 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7678 only handle 8192 sync points internally). The definition of a sync
7679 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7680 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7681 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7682 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7683 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7684 the instructions in your code section.
7686 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7687 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7688 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7691 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7693 rather than
7695 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7697 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7698 to, just by repeating the \c{-s} option.
7701 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7702 \I\c{auto-sync}
7704 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7705 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7706 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7707 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7708 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7709 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7710 needed.
7712 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7713 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7714 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7715 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7717 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7718 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7719 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7720 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7721 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7722 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7723 processed, there isn't much it can do about it...)
7725 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7726 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7727 the register contains) or involves a segment address (in which case
7728 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7729 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7731 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7732 points in all the right places, and save you from having to place
7733 any sync points manually. However, it should be stressed that
7734 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7735 you may still have to place some manually.
7737 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7738 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7739 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7740 options.
7742 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7743 fluke, something in your data section should disassemble to a
7744 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7745 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7746 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7747 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7748 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7749 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7750 suppress disassembly of the data area.
7753 \S{ndisother} Other Options
7755 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7756 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7757 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7758 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7760 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7761 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7762 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7763 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7764 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7765 anyway.
7768 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7770 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7771 possible, should be sent to
7772 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7773 developer's site at
7774 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7775 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7776 new features as well.
7778 \A{inslist} \i{Instruction List}
7780 \H{inslistintro} Introduction
7782 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7783 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7784 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7785  when appropriate, one or more usage flags.
7787 \& inslist.src
7789 \A{changelog} \i{NASM Version History}
7791 \& changes.src