New %use package "fp"
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blob8b6fb2dcc35e30e13fa5c30c69362633c8ab370a
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#   
3 \#   Copyright 1996-2010 The NASM Authors - All Rights Reserved
4 \#   See the file AUTHORS included with the NASM distribution for
5 \#   the specific copyright holders.
6 \#
7 \#   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8 \#   modification, are permitted provided that the following
9 \#   conditions are met:
11 \#   * Redistributions of source code must retain the above copyright
12 \#     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13 \#   * Redistributions in binary form must reproduce the above
14 \#     copyright notice, this list of conditions and the following
15 \#     disclaimer in the documentation and/or other materials provided
16 \#     with the distribution.
18 \#     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
19 \#     CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
20 \#     INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
21 \#     MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22 \#     DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
23 \#     CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24 \#     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
25 \#     NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
26 \#     LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27 \#     HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
28 \#     CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
29 \#     OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
30 \#     EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32 \# --------------------------------------------------------------------------
34 \# Source code to NASM documentation
36 \M{category}{Programming}
37 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
38 \M{year}{1996-2010}
39 \M{author}{The NASM Development Team}
40 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
41 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "LICENSE" distributed in the NASM archive.}
42 \M{auxinfo}{This release is dedicated to the memory of Charles A. Crayne.  We miss you, Chuck.}
43 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
44 \M{infoname}{NASM}
45 \M{infofile}{nasm}
46 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
47 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
48 \IR{-D} \c{-D} option
49 \IR{-E} \c{-E} option
50 \IR{-F} \c{-F} option
51 \IR{-I} \c{-I} option
52 \IR{-M} \c{-M} option
53 \IR{-MD} \c{-MD} option
54 \IR{-MF} \c{-MF} option
55 \IR{-MG} \c{-MG} option
56 \IR{-MP} \c{-MP} option
57 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
58 \IR{-MT} \c{-MT} option
59 \IR{-O} \c{-O} option
60 \IR{-P} \c{-P} option
61 \IR{-U} \c{-U} option
62 \IR{-X} \c{-X} option
63 \IR{-a} \c{-a} option
64 \IR{-d} \c{-d} option
65 \IR{-e} \c{-e} option
66 \IR{-f} \c{-f} option
67 \IR{-g} \c{-g} option
68 \IR{-i} \c{-i} option
69 \IR{-l} \c{-l} option
70 \IR{-o} \c{-o} option
71 \IR{-p} \c{-p} option
72 \IR{-s} \c{-s} option
73 \IR{-u} \c{-u} option
74 \IR{-v} \c{-v} option
75 \IR{-W} \c{-W} option
76 \IR{-w} \c{-w} option
77 \IR{-y} \c{-y} option
78 \IR{-Z} \c{-Z} option
79 \IR{!=} \c{!=} operator
80 \IR{$, here} \c{$}, Here token
81 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
82 \IR{$$} \c{$$} token
83 \IR{%} \c{%} operator
84 \IR{%%} \c{%%} operator
85 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
86 \IA{%-1}{%+1}
87 \IR{%0} \c{%0} parameter count
88 \IR{&} \c{&} operator
89 \IR{&&} \c{&&} operator
90 \IR{*} \c{*} operator
91 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
92 \IR{/} \c{/} operator
93 \IR{//} \c{//} operator
94 \IR{<} \c{<} operator
95 \IR{<<} \c{<<} operator
96 \IR{<=} \c{<=} operator
97 \IR{<>} \c{<>} operator
98 \IR{=} \c{=} operator
99 \IR{==} \c{==} operator
100 \IR{>} \c{>} operator
101 \IR{>=} \c{>=} operator
102 \IR{>>} \c{>>} operator
103 \IR{?} \c{?} MASM syntax
104 \IR{^} \c{^} operator
105 \IR{^^} \c{^^} operator
106 \IR{|} \c{|} operator
107 \IR{||} \c{||} operator
108 \IR{~} \c{~} operator
109 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
110 \IA{%$$}{%$}
111 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
112 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
113 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
114 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
115 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
116 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
117 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
118 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
119 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
120 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
121 variables
122 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
123 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
124 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
125 \IR{autoconf} Autoconf
126 \IR{bin} bin
127 \IR{bitwise and} bitwise AND
128 \IR{bitwise or} bitwise OR
129 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
130 \IR{block ifs} block IFs
131 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
132 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
133 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
134 \IR{bsd} BSD
135 \IR{c calling convention} C calling convention
136 \IR{c symbol names} C symbol names
137 \IA{critical expressions}{critical expression}
138 \IA{command line}{command-line}
139 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
140 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
141 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
142 \IA{character constants}{character constant}
143 \IR{common object file format} Common Object File Format
144 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
145 in \c{elf}
146 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
147 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
148 \IR{declaring structure} declaring structures
149 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
150 \IR{devpac} DevPac
151 \IR{djgpp} DJGPP
152 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
153 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
154 \IR{dos} DOS
155 \IR{dos archive} DOS archive
156 \IR{dos source archive} DOS source archive
157 \IA{effective address}{effective addresses}
158 \IA{effective-address}{effective addresses}
159 \IR{elf} ELF
160 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
161 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
162 \IR{elf32} \c{elf32}
163 \IR{elf64} \c{elf64}
164 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
165 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
166 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
167 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
168 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
169 \IR{freebsd} FreeBSD
170 \IR{freelink} FreeLink
171 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
172 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
173 convention
174 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
175 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
176 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
177 \IR{got} GOT
178 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
179 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
180 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
181 \IR{intel number formats} Intel number formats
182 \IR{linux, elf} Linux, ELF
183 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
184 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
185 \IR{logical and} logical AND
186 \IR{logical or} logical OR
187 \IR{logical xor} logical XOR
188 \IR{mach object file format} Mach, object file format
189 \IR{mach-o} Mach-O
190 \IR{macho32} \c{macho32}
191 \IR{macho64} \c{macho64}
192 \IR{macos x} MacOS X
193 \IR{masm} MASM
194 \IA{memory reference}{memory references}
195 \IR{minix} Minix
196 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
197 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
198 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
199 \IR{mmx registers} MMX registers
200 \IA{modr/m}{modr/m byte}
201 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
202 \IR{ms-dos} MS-DOS
203 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
204 \IR{multipush} \c{multipush} macro
205 \IR{nan} NaN
206 \IR{nasm version} NASM version
207 \IR{netbsd} NetBSD
208 \IR{omf} OMF
209 \IR{openbsd} OpenBSD
210 \IR{operating system} operating system
211 \IR{os/2} OS/2
212 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
213 \IR{passes} passes, assembly
214 \IR{perl} Perl
215 \IR{pic} PIC
216 \IR{pharlap} PharLap
217 \IR{plt} PLT
218 \IR{plt} \c{PLT} relocations
219 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
220 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
221 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
222 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
223 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
224 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
225 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
226 Object File Format
227 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
228 \IA{repeating}{repeating code}
229 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
230 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
231 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
232 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
233 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
234 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
235 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
236 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
237 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
238 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
239 \IR{shift command} \c{shift} command
240 \IA{sib}{sib byte}
241 \IR{sib byte} SIB byte
242 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
243 \IR{solaris x86} Solaris x86
244 \IA{standard section names}{standardized section names}
245 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
246 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
247 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
248 \IR{tlink} \c{TLINK}
249 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
250 \IR{unicode} Unicode
251 \IR{unix} Unix
252 \IR{utf-8} UTF-8
253 \IR{utf-16} UTF-16
254 \IR{utf-32} UTF-32
255 \IA{sco unix}{unix, sco}
256 \IR{unix, sco} Unix, SCO
257 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
258 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
259 \IA{unix system v}{unix, system v}
260 \IR{unix, system v} Unix, System V
261 \IR{unixware} UnixWare
262 \IR{val} VAL
263 \IR{version number of nasm} version number of NASM
264 \IR{visual c++} Visual C++
265 \IR{www page} WWW page
266 \IR{win32} Win32
267 \IR{win32} Win64
268 \IR{windows} Windows
269 \IR{windows 95} Windows 95
270 \IR{windows nt} Windows NT
271 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
272 \# \IC{program entry point}{start point, program}
273 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
274 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
275 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
278 \C{intro} Introduction
280 \H{whatsnasm} What Is NASM?
282 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
283 for portability and modularity. It supports a range of object file
284 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
285 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
286 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
287 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
288 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
289 strong support for macros.
292 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
294 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
295 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
296 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
297 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
299 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
300 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
302 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
303 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
304 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
305 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
306 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
307 it (properly.)
309 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
310 doesn't seem to have much (or any) documentation.
312 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
313 DOS.
315 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
316 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
317 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
318 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
319 It's expensive too. And it's DOS-only.
321 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
322 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
323 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
324 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
325 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
326 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
327 Again.
330 \S{legal} \i{License} Conditions
332 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
333 distribution archive, for the license conditions under which you may
334 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
335 known as the simplified BSD license.
337 Copyright 1996-2010 the NASM Authors - All rights reserved.
339 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
340 modification, are permitted provided that the following conditions are
341 met:
343 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
344 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
346 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
347 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
348 documentation and/or other materials provided with the distribution.
349       
350 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
351 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
352 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
353 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
354 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
355 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
356 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
357 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
358 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
359 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
360 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
361 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
362 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
365 \H{contact} Contact Information
367 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
368 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
369 (see below for the link).
370 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
372 NASM has a \i{website} at
373 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}. If it's not there,
374 google for us!
376 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
377 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
378 the official web site.
380 Announcements are posted to
381 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
382 and to the web site
383 \W{http://www.freshmeat.net/}\c{http://www.freshmeat.net/}.
385 If you want information about the current development status, please
386 subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list; see link from the
387 website.
390 \H{install} Installation
392 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
394 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
395 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
396 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
397 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
399 The archive will contain a set of executable files: the NASM
400 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
401 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
402 RDOFF file format.
404 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
405 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
406 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
407 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
408 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
409 under other versions of Windows as well.)
411 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
412 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
413 so you can delete it if you need to save space; however, you may
414 want to keep the documentation or test programs.
416 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
417 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
418 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
419 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
420 the source archive.
422 Note that a number of files are generated from other files by Perl
423 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
424 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
425 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
426 documentation. It is possible future source distributions may not
427 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
428 platforms, including DOS and Windows, are available from
429 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
432 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
434 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
435 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
436 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
437 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
438 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
440 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
441 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
442 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
443 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
444 accordingly.
446 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
447 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
448 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
449 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
450 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
451 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
452 install the programs yourself.
454 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
455 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
456 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
457 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
460 \C{running} Running NASM
462 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
464 To assemble a file, you issue a command of the form
466 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
468 For example,
470 \c nasm -f elf myfile.asm
472 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
474 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
476 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
478 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
479 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
480 to give a listing file name, for example:
482 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
484 To get further usage instructions from NASM, try typing
486 \c nasm -h
488 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
489 are.
491 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
492 or \c{ELF}, type
494 \c file nasm
496 (in the directory in which you put the NASM binary when you
497 installed it). If it says something like
499 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
501 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
502 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
504 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
506 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
507 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
508 and are rare these days.)
510 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
511 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
512 messages.
515 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
517 NASM will normally choose the name of your output file for you;
518 precisely how it does this is dependent on the object file format.
519 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
520 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
521 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
522 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
523 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{ieee}, \c{macho32} and \c{macho64})
524 it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith} and \c{srec},
525 it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec}, respectively,
526 and for the \c{bin} format it will simply remove the extension, so
527 that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
529 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
530 has the same name as the input file, in which case it will give a
531 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
533 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
534 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
535 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
536 with the name you wish for the output file, either with or without
537 an intervening space. For example:
539 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
540 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
542 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
543 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
546 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
548 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
549 output file format for you itself. In the distribution versions of
550 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
551 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
552 choose what you want the default to be.
554 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
555 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
557 A complete list of the available output file formats can be given by
558 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
561 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
563 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
564 optional space) by a file name, NASM will generate a
565 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
566 code are listed on the left, and the actual source code, with
567 expansions of multi-line macros (except those which specifically
568 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
569 right. For example:
571 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
573 If a list file is selected, you may turn off listing for a
574 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
575 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
576 form" (without the brackets). This can be used to list only
577 sections of interest, avoiding excessively long listings.
580 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
582 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
583 This can be redirected to a file for further processing. For example:
585 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
588 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
590 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
591 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
592 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
593 dependency list without a prefix.
596 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
598 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
599 output to a file, rather than to stdout.  For example:
601 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
604 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
606 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
607 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
608 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
609 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
610 updated dependencies with every assembly session.  For example:
612 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
615 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
617 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
618 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
619 specified by the \c{-o} option.
622 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
624 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
625 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
626 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
627 quotable in Make.
630 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
632 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
633 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
634 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
635 file has been removed.
638 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
640 This option is used to select the format of the debug information
641 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
642 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
643 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
644 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
645 if \c{-F} is specified.
647 A complete list of the available debug file formats for an output
648 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
649 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
651 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which
652 is not built into NASM by default. For information on how
653 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
656 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
658 This option can be used to generate debugging information in the specified
659 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
660 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
661 If no debug information is currently implemented in the selected output
662 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
665 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
667 This option can be used to select an error reporting format for any
668 error messages that might be produced by NASM.
670 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
671 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
672 the default and looks like this:
674 \c filename.asm:65: error: specific error message
676 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
677 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
678 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
679 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
680 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
682 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
683 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
685 \c filename.asm(65) : error: specific error message
687 where the only difference is that the line number is in parentheses
688 instead of being delimited by colons.
690 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
692 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
694 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
695 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
696 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
697 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
698 example) you want to load them into an editor.
700 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
701 which causes errors to be sent to the specified files rather than
702 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
703 the errors into a file by typing
705 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
707 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
708 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
709 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
711 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
713 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
714 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
715 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
716 program, you can type:
718 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
720 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
723 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
725 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
726 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
727 search for the given file not only in the current directory, but also
728 in any directories specified on the command line by the use of the
729 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
730 library}, for example, by typing
732 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
734 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
735 optional).
737 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
738 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
739 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
740 prepended exactly as written to the name of the include file.
741 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
742 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
744 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
745 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
746 to search for the file \c{foobar.i}...)
748 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
749 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
750 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
751 \k{nasmenv}).
753 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
754 be specified as \c{-I}.
757 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
759 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
760 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
761 option. So running
763 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
765 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
766 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
768 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
769 option can also be specified as \c{-P}.
772 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
774 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
775 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
776 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
777 could code
779 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
781 as an alternative to placing the directive
783 \c %define FOO 100
785 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
786 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
787 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
788 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
789 \c{-dDEBUG}.
791 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
792 be specified as \c{-D}.
795 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
797 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
798 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
799 option specified earlier on the command lines.
801 For example, the following command line:
803 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
805 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
806 program. This is useful to override options specified at a different
807 point in a Makefile.
809 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
810 be specified as \c{-U}.
813 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
815 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
816 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
817 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
818 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
819 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
820 if the \c{-o} option is also used).
822 This option cannot be applied to programs which require the
823 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
824 which depend on the values of symbols: so code such as
826 \c %assign tablesize ($-tablestart)
828 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
830 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
831 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
832 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
834 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
836 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
837 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
838 completely and assume the compiler has already done it, to save time
839 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
840 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
841 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
844 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
846 NASM defaults to not optimizing operands which can fit into a signed byte.
847 This means that if you want the shortest possible object code,
848 you have to enable optimization.
850 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
851 levels of optimization.  The syntax is:
853 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
854         if a short form is not specified, except conditional jumps.
855         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
857 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
858         which will fit in a signed byte are optimized,
859         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
860         to the long form unless otherwise specified.
862 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
863         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
864         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
865         has been used (see \k{strict}).  For compatability with earlier
866         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
867         one. This number has no effect on the actual number of passes.
869 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses.
871 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
872 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
875 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
877 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
878 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
880 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
882 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
883 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
884 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
885 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
886 Note that you lose the ability to override the default address type for
887 the instruction.
889 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
890 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
891 \c{include}, \c{local})
893 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
895 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
896 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
897 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
898 conditions are reported like errors, but come up with the word
899 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
900 generating an output file and returning a success status to the
901 operating system.
903 Some conditions are even less severe than that: they are only
904 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
905 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
906 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
907 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
908 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
909 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
911 The \i{suppressible warning} classes are:
913 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
914 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
915 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
916 you might want to disable it.
918 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This
919 warning class is disabled by default.
921 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
922 parameters than optional parameters. This warning class
923 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
925 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
926 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
927 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
928 see \k{syntax} for more information.
930 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
931 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
933 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations
934 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this.
935 This warning class is disabled by default.
937 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
938 Enabled by default.
940 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
941 Disabled by default.
943 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
944 Disabled by default.
946 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
947 Enabled by default.
949 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
950 Enabled by default.
952 \b \i\c{error} causes warnings to be treated as errors.  Disabled by
953 default.
955 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes (not
956 including \c{error}).  Thus, \c{-w+all} enables all available warnings.
958 In addition, you can set warning classes across sections.
959 Warning classes may be enabled with \i\c{[warning +warning-name]},
960 disabled with \i\c{[warning -warning-name]} or reset to their
961 original value with \i\c{[warning *warning-name]}. No "user form"
962 (without the brackets) exists.
964 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
965 \c{-Wwarning} and \c{-Wno-warning} instead of \c{-w+warning} and
966 \c{-w-warning}, respectively.
969 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
971 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
972 and the date on which it was compiled.
974 You will need the version number if you report a bug.
976 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
978 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
979 debug info formats for the given output format. The default format
980 is indicated by an asterisk. For example:
982 \c nasm -f elf -y
984 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
985 \c   ('*' denotes default):
986 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
987 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
990 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
992 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append
993 (respectively) the given argument to all \c{global} or
994 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the
995 underscore to all global and external variables, as C sometimes
996 (but not always) likes it.
999 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
1001 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
1002 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
1003 processed before the real command line. You can use this to define
1004 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
1005 options in the \c{NASMENV} variable.
1007 The value of the variable is split up at white space, so that the
1008 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
1009 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
1010 what you might want, because it will be split at the space and the
1011 NASM command-line processing will get confused by the two
1012 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
1014 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
1015 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
1016 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
1017 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
1018 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
1019 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
1021 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
1022 changed with version 0.98.31.
1025 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
1027 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
1028 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
1029 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1030 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1031 skipping this section.
1034 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1036 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1037 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1038 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1039 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1040 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1041 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1042 will distinguish between labels differing only in case.
1045 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1047 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1048 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1049 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1050 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1051 if you declare, for example,
1053 \c foo     equ     1
1054 \c bar     dw      2
1056 then the two lines of code
1058 \c         mov     ax,foo
1059 \c         mov     ax,bar
1061 generate completely different opcodes, despite having
1062 identical-looking syntaxes.
1064 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1065 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1066 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1067 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1068 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1069 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1070 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1071 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1073 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1074 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1075 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1076 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1077 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1078 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1080 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1081 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1082 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1083 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1084 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1085 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1086 \e{everything} is a label.
1088 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1089 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1090 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1091 portion outside square brackets and another portion inside. The
1092 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1093 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1096 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1098 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1099 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1100 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1101 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1102 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1103 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1104 \c{mov word [var],2}.
1106 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1107 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1108 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1109 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1110 the strings being manipulated.
1113 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1115 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1116 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1117 choose to put in your segment registers, and will never
1118 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1121 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1123 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1124 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1125 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1126 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1127 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1128 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1129 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1130 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1131 track of which external variable definitions are far and which are
1132 near.
1135 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1137 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1138 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1139 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1140 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1142 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1143 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1144 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1145 on a misunderstanding by the authors.
1148 \S{qsother} Other Differences
1150 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1151 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1153 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1154 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1155 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1156 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1157 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1158 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1159 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1161 In addition to all of this, macros and directives work completely
1162 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1163 details.
1166 \C{lang} The NASM Language
1168 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1170 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1171 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1172 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1174 \c label:    instruction operands        ; comment
1176 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1177 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1178 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1179 presence and nature of the instruction field.
1181 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1182 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1183 backslash-ended line.
1185 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1186 have white space before them, or instructions may have no space
1187 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1188 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1189 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1190 valid source line which does nothing but define a label. Running
1191 NASM with the command-line option
1192 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1193 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1195 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1196 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1197 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1198 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1199 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1200 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1201 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1202 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1203 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1204 an identifier is 4095 characters.
1206 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1207 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1208 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1209 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1210 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1211 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1212 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1213 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1214 override}segment register as an instruction prefix: coding
1215 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1216 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1217 syntactic features of the language, but for instructions such as
1218 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1219 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1220 \c{es lodsb}.
1222 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1223 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1224 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1226 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1227 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1229 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1230 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1231 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1232 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1233 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1234 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1236 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1237 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1238 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1239 \# Details of
1240 \# all forms of each supported instruction are given in
1241 \# \k{iref}.
1242 For example, you can code:
1244 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1245 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1247 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1248 \c         fadd    to st1          ; so does this
1250 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1251 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1252 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1255 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1257 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1258 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1259 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1260 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1261 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1262 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1263 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1264 prefix.
1267 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1269 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1270 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1271 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1272 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1274 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1275 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1276 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1277 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1278 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1279 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1280 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1281 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1282 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1283 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1284 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1285 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1286 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1288 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1291 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1293 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1294 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1295 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1296 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1297 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1298 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1299 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1300 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1301 expression}: see \k{crit}.
1303 For example:
1305 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1306 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1307 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1308 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1310 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1312 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1313 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1314 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1315 directly into a game executable file. It can be called in one of
1316 these three ways:
1318 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1319 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1320 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1321 \c                                    ; actually include at most 512
1323 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1324 macro version searches for the file in the include file search path
1325 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1326 overridden if desired.
1329 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1331 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1332 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1333 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1334 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1335 example,
1337 \c message         db      'hello, world'
1338 \c msglen          equ     $-message
1340 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1341 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1342 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1343 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1344 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1345 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1348 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1350 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1351 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1352 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1353 code
1355 \c zerobuf:        times 64 db 0
1357 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1358 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1359 \e{expression}, so you can do things like
1361 \c buffer: db      'hello, world'
1362 \c         times 64-$+buffer db ' '
1364 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1365 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1366 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1368 \c         times 100 movsb
1370 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1371 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1372 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1374 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1376 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1377 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1378 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1379 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1380 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1383 \H{effaddr} Effective Addresses
1385 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1386 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1387 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1388 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1389 example:
1391 \c wordvar dw      123
1392 \c         mov     ax,[wordvar]
1393 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1394 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1396 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1397 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1399 More complicated effective addresses, such as those involving more
1400 than one register, work in exactly the same way:
1402 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1403 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1405 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1406 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1407 all right:
1409 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1410 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1412 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1413 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1414 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1415 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1416 generate the latter on the grounds that the former requires four
1417 bytes to store a zero offset.
1419 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1420 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1421 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1422 default segment registers.
1424 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1425 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1426 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1427 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1428 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1429 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1430 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1431 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1432 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1433 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1434 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1436 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1437 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1438 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1439 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1440 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1441 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1442 the offset to be lost.
1444 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1445 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1446 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1447 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1448 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1449 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1451 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1452 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1453 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1454 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1457 \H{const} \i{Constants}
1459 NASM understands four different types of constant: numeric,
1460 character, string and floating-point.
1463 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1465 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1466 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1467 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1468 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1469 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1470 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1471 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1472 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1473 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1474 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1475 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1476 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1477 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1478 \e{not} imply an octal constant!
1480 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1481 up long strings.
1483 Some examples (all producing exactly the same code):
1485 \c         mov     ax,200          ; decimal
1486 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1487 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1488 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1489 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1490 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1491 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1492 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1493 \c         mov     ax,310q         ; octal
1494 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1495 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1496 \c         mov     ax,0q310        ; hex yet again
1497 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1498 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1499 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1500 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1501 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1503 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1505 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1506 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1507 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1508 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1509 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1510 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1511 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1514 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1516 \c       \'          single quote (')
1517 \c       \"          double quote (")
1518 \c       \`          backquote (`)
1519 \c       \\\          backslash (\)
1520 \c       \?          question mark (?)
1521 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1522 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1523 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1524 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1525 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1526 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1527 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1528 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1529 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1530 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1531 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1532 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1534 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1535 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1536 sequence.
1538 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1539 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1541 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1542 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1543 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1546 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1548 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1549 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1551 A character constant with more than one byte will be arranged
1552 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1554 \c           mov eax,'abcd'
1556 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1557 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1558 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1559 the sense of character constants understood by the Pentium's
1560 \i\c{CPUID} instruction.
1563 \S{strconst} \i{String Constants}
1565 String constants are character strings used in the context of some
1566 pseudo-instructions, namely the
1567 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1568 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1569 certain preprocessor directives.
1571 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1572 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1573 for the conditions. So the following are equivalent:
1575 \c       db    'hello'               ; string constant
1576 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1578 And the following are also equivalent:
1580 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1581 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1582 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1584 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1585 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1586 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1587 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1588 or four-character constants are treated as strings when they are
1589 operands to \c{DW}, and so forth.
1591 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1593 The special operators \i\c{__utf16__} and \i\c{__utf32__} allows
1594 definition of Unicode strings.  They take a string in UTF-8 format and
1595 converts it to (littleendian) UTF-16 or UTF-32, respectively.
1597 For example:
1599 \c %define u(x) __utf16__(x)
1600 \c %define w(x) __utf32__(x)
1602 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1603 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1605 \c{__utf16__} and \c{__utf32__} can be applied either to strings
1606 passed to the \c{DB} family instructions, or to character constants in
1607 an expression context.
1609 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1611 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1612 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1613 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1614 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1615 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1616 \i\c{__float128h__}.
1618 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1619 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1620 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1621 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1622 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1624 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1625 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1626 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1627 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1628 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1629 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1630 prefixes, respectively.
1632 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1633 floating-point constants as well.
1635 Some examples:
1637 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1638 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1639 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1640 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1641 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1642 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1643 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1644 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1645 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1646 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1647 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1649 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1650 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1651 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1652 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1653 called a "\i{minifloat}."
1655 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1656 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1657 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1658 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1659 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1660 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1661 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1662 floating-point number, respectively.
1664 For example:
1666 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1668 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1669 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1671 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1673 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1674 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1675 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1676 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1677 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1678 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1679 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1680 of floating-point routines, which would significantly increase the
1681 size of the assembler for very little benefit.
1683 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1684 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1685 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1686 respectively.  These are normally used as macros:
1688 \c %define Inf __Infinity__
1689 \c %define NaN __QNaN__
1691 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1693 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1695 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1696 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1697 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1699 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1700 digits.
1702 For example:
1704 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1705 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1706 \c       dt +0p33
1707 \c       dt 33p
1710 \H{expr} \i{Expressions}
1712 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1713 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1714 appropriate size.
1716 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1717 calculations to involve the current assembly position: the
1718 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1719 position at the beginning of the line containing the expression; so
1720 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1721 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1722 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1724 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1725 increasing order of \i{precedence}.
1728 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1730 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1731 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1732 arithmetic operator supported by NASM.
1735 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1737 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1740 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1742 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1745 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1747 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1748 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1749 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1750 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1751 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1754 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1755 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1757 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1758 subtraction.
1761 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1762 \i{Multiplication} and \i{Division}
1764 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1765 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1766 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1767 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1768 \i{signed modulo} operators respectively.
1770 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1771 operation of the signed modulo operator.
1773 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1774 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1775 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1778 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1779 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1781 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1782 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1783 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1784 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1785 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1786 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1789 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1791 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1792 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1793 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1794 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1796 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1797 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1798 the symbol makes sense. So the code
1800 \c         mov     ax,seg symbol
1801 \c         mov     es,ax
1802 \c         mov     bx,symbol
1804 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1806 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1807 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1808 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1809 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1810 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1812 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1813 \c         mov     es,ax
1814 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1816 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1817 pointer to the symbol \c{symbol}.
1819 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1820 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1821 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1822 could code either of
1824 \c         call    (seg procedure):procedure
1825 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1827 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1828 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1829 practice.)
1831 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1832 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1833 to \c{CALL} in these examples.
1835 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1836 must code
1838 \c         dw      symbol, seg symbol
1840 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1841 invent one using the macro processor.
1844 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1846 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1847 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1848 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD} or \c{YWORD}), but will
1849 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1850 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1851 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1852 in \c{BITS 16} mode,
1854 \c         push dword 33
1856 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1858 \c         push strict dword 33
1860 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1861 21 00 00 00}.
1863 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1864 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1867 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1869 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1870 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1871 called \e{Critical Expressions}.
1873 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1874 code and data, so that the second pass, when generating all the
1875 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1876 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1877 symbol declared after the code in question. For example,
1879 \c         times (label-$) db 0
1880 \c label:  db      'Where am I?'
1882 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1883 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1884 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1885 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1886 code
1888 \c         times (label-$+1) db 0
1889 \c label:  db      'NOW where am I?'
1891 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1892 wrong!
1894 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1895 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1896 value is required to be computable in the first pass, and which must
1897 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1898 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1900 \H{locallab} \i{Local Labels}
1902 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1903 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1904 label, which means that it is associated with the previous non-local
1905 label. So, for example:
1907 \c label1  ; some code
1909 \c .loop
1910 \c         ; some more code
1912 \c         jne     .loop
1913 \c         ret
1915 \c label2  ; some code
1917 \c .loop
1918 \c         ; some more code
1920 \c         jne     .loop
1921 \c         ret
1923 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1924 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1925 are kept separate by virtue of each being associated with the
1926 previous non-local label.
1928 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1929 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1930 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1931 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1932 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1933 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1934 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1935 to, you could write
1937 \c label3  ; some more code
1938 \c         ; and some more
1940 \c         jmp label1.loop
1942 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1943 define a label which can be referenced from anywhere but which
1944 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1945 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1946 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1947 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1948 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1949 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1950 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1951 to the local label mechanism. So you could code
1953 \c label1:                         ; a non-local label
1954 \c .local:                         ; this is really label1.local
1955 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1956 \c label2:                         ; another non-local label
1957 \c .local:                         ; this is really label2.local
1959 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1961 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1962 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1963 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
1964 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
1965 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
1966 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
1967 special.
1970 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1972 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1973 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1974 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1975 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1976 sign.
1978 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1979 character into a single line.  Thus:
1981 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1982 \c         THIS_VALUE
1984 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1985 sequence.
1987 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1989 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1991 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1992 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1993 things like
1995 \c %define ctrl    0x1F &
1996 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1998 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
2000 which will expand to
2002 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
2004 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
2005 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
2006 not at definition time. Thus the code
2008 \c %define a(x)    1+b(x)
2009 \c %define b(x)    2*x
2011 \c         mov     ax,a(8)
2013 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
2014 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
2016 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
2017 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2018 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2019 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2020 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2021 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2022 \c{bar}.
2024 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2025 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2026 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2027 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2028 Hence, if you code
2030 \c %define a(x)    1+a(x)
2032 \c         mov     ax,a(3)
2034 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2035 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2036 for an example of its use.
2038 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2039 macros: if you write
2041 \c %define foo(x)   1+x
2042 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2044 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2045 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2046 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2047 you define
2049 \c %define foo bar
2051 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2052 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2053 \e{with} parameters, and vice versa.
2055 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2056 perfectly well define a macro with
2058 \c %define foo bar
2060 and then re-define it later in the same source file with
2062 \c %define foo baz
2064 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2065 according to the most recent definition. This is particularly useful
2066 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2068 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2069 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2072 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2074 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2075 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2076 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2077 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2078 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2080 Suppose you have the following code:
2082 \c %define  isTrue  1
2083 \c %define  isFalse isTrue
2084 \c %define  isTrue  0
2086 \c val1:    db      isFalse
2088 \c %define  isTrue  1
2090 \c val2:    db      isFalse
2092 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2093 This is because, when a single-line macro is defined using
2094 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2095 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2096 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2097 time it is 1.
2099 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2100 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2101 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2103 \c %xdefine isTrue  1
2104 \c %xdefine isFalse isTrue
2105 \c %xdefine isTrue  0
2107 \c val1:    db      isFalse
2109 \c %xdefine isTrue  1
2111 \c val2:    db      isFalse
2113 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2114 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2115 the time that \c{isFalse} was defined.
2118 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2120 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2121 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2122 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2123 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2125 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2127 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2128 select between them.  Similarly, the two statements:
2130 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2131 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2133 have, in fact, exactly the same effect.
2135 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2136 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2139 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2141 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2142 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2143 several similar macros that perform similar functions.
2145 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2146 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2148 As an example, consider the following:
2150 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2152 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2153 \c         .COM1addr       RESW    1
2154 \c         .COM2addr       RESW    1
2155 \c         ; ..and so on
2156 \c endstruc
2158 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2159 we can end up with:
2161 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2162 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2164 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2165 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2167 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2169 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2171 Now the above code can be written as:
2173 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2174 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2176 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2177 in turn, reduce typing errors).
2180 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2182 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2183 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2184 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2185 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2186 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2187 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2189 For example:
2191 \c %idefine Foo mov %?,%??
2193 \c         foo
2194 \c         FOO
2196 will expand to:
2198 \c         mov foo,Foo
2199 \c         mov FOO,Foo
2201 The sequence:
2203 \c %idefine keyword $%?
2205 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2206 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2208 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2211 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2213 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2214 example, the following sequence:
2216 \c %define foo bar
2217 \c %undef  foo
2219 \c         mov     eax, foo
2221 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2222 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2224 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2225 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2226 \k{opt-u}.
2229 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2231 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2232 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2233 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2234 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2236 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2237 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2238 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2239 \c{%assign} directive is processed.
2241 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2242 later, so you can do things like
2244 \c %assign i i+1
2246 to increment the numeric value of a macro.
2248 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2249 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2250 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2252 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2253 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2254 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2255 involving a register).
2258 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2260 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2261 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2262 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2263 before definition.
2265 For example:
2267 \c %defstr test TEST
2269 is equivalent to
2271 \c %define test 'TEST'
2273 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2274 \k{getenv}):
2276 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2279 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2281 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2282 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2283 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2285 For example:
2287 \c %deftok test 'TEST'
2289 is equivalent to
2291 \c %define test TEST
2294 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2296 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2297 supports a few simple string handling macro operators from which
2298 more complex operations can be constructed.
2300 All the string operators define or redefine a value (either a string
2301 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2302 value, it may change the style of quoting of the input string or
2303 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2305 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2307 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2308 a single-line macro.
2310 For example:
2312 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2314 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2315 Similarly:
2317 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2319 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2321 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2324 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2326 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2327 For example:
2329 \c %strlen charcnt 'my string'
2331 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2332 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2333 was a literal string but it could also have been a single-line
2334 macro that expands to a string, as in the following example:
2336 \c %define sometext 'my string'
2337 \c %strlen charcnt sometext
2339 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2340 assigned the value of 9.
2343 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2345 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2346 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2347 than the description:
2349 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2350 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2351 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2352 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2353 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2354 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2356 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2357 single-line macro to be created and the second is the string. The
2358 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2359 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2360 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2361 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2362 values out of range result in an empty string.  A negative length
2363 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2364 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2367 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2369 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2370 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2371 this.
2373 \c %macro  prologue 1
2375 \c         push    ebp
2376 \c         mov     ebp,esp
2377 \c         sub     esp,%1
2379 \c %endmacro
2381 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2382 invoke the macro with a call such as
2384 \c myfunc:   prologue 12
2386 which would expand to the three lines of code
2388 \c myfunc: push    ebp
2389 \c         mov     ebp,esp
2390 \c         sub     esp,12
2392 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2393 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2394 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2395 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2396 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2397 \c{%3} and so on.
2399 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2400 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2402 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2403 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2404 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2405 things like
2407 \c %macro  silly 2
2409 \c     %2: db      %1
2411 \c %endmacro
2413 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2414 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2415 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2418 \#\S{mlrmacro} \i{Recursive Multi-Line Macros}: \I\c{%irmacro}\i\c{%rmacro}
2420 \#A multi-line macro cannot be referenced within itself, in order to
2421 \#prevent accidental infinite recursion.
2423 \#Recursive multi-line macros allow for self-referencing, with the
2424 \#caveat that the user is aware of the existence, use and purpose of
2425 \#recursive multi-line macros. There is also a generous, but sane, upper
2426 \#limit to the number of recursions, in order to prevent run-away memory
2427 \#consumption in case of accidental infinite recursion.
2429 \#As with non-recursive multi-line macros, recursive multi-line macros are
2430 \#\i{case-sensitive}, unless you define them using the alternative
2431 \#directive \c{%irmacro}.
2433 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2435 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2436 defining the same macro name several times with different numbers of
2437 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2438 parameters at all. So you could define
2440 \c %macro  prologue 0
2442 \c         push    ebp
2443 \c         mov     ebp,esp
2445 \c %endmacro
2447 to define an alternative form of the function prologue which
2448 allocates no local stack space.
2450 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2451 instruction; for example, you might want to define
2453 \c %macro  push 2
2455 \c         push    %1
2456 \c         push    %2
2458 \c %endmacro
2460 so that you could code
2462 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2463 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2465 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2466 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2467 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2468 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2469 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2470 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2473 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2475 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2476 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2477 calling the same macro multiple times will use a different label
2478 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2479 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2480 flag is set by doing this:
2482 \c %macro  retz 0
2484 \c         jnz     %%skip
2485 \c         ret
2486 \c     %%skip:
2488 \c %endmacro
2490 You can call this macro as many times as you want, and every time
2491 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2492 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2493 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2494 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2495 interfering with the local label mechanism, as described in
2496 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2497 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2498 they interfere with macro-local labels.
2501 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2503 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2504 command line into one parameter definition, possibly after
2505 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2506 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2507 you might want to be able to write
2509 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2511 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2512 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2513 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2514 the last defined one along with the separating commas. So if you
2515 code:
2517 \c %macro  writefile 2+
2519 \c         jmp     %%endstr
2520 \c   %%str:        db      %2
2521 \c   %%endstr:
2522 \c         mov     dx,%%str
2523 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2524 \c         mov     bx,%1
2525 \c         mov     ah,0x40
2526 \c         int     0x21
2528 \c %endmacro
2530 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2531 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2532 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2533 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2534 \c{db}.
2536 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2537 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2538 \c{%macro} line.
2540 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2541 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2542 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2543 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2544 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2545 into account when overloading macros, and will not allow you to
2546 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2547 example).
2549 Of course, the above macro could have been implemented as a
2550 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2551 look like
2553 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2555 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2556 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2557 definition.
2559 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2562 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2564 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2565 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2566 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2568 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2570 \c         writefile 2,%1
2571 \c         mov     ax,0x4c01
2572 \c         int     0x21
2574 \c %endmacro
2576 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2577 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2578 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2579 called with no parameters, in which case it will use the default
2580 error message supplied in the macro definition.
2582 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2583 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2584 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2585 optional ones. So if a macro definition began with the line
2587 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2589 then it could be called with between one and three parameters, and
2590 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2591 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2592 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2594 You can provide extra information to a macro by providing
2595 too many default parameters:
2597 \c %macro quux 1 something
2599 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2600 more information.
2601 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2602 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2603 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2604 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2605 when the macro is defined, not when it is expanded.
2607 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2608 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2609 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2610 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2611 parameters were really passed to the macro call.
2613 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2614 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2615 and more useful, by changing the first line of the definition to
2617 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2619 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2620 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2621 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2624 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2626 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2627 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2628 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2629 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2630 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2631 Examples are given in \k{rotate}.
2634 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2636 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2637 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2638 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2639 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2640 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2641 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2643 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2644 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2645 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2646 argument list reappear on the right, and vice versa.
2648 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2649 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2650 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2651 parameters are rotated to the right.
2653 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2654 restore a set of registers might work as follows:
2656 \c %macro  multipush 1-*
2658 \c   %rep  %0
2659 \c         push    %1
2660 \c   %rotate 1
2661 \c   %endrep
2663 \c %endmacro
2665 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2666 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2667 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2668 one place to the left, so that the original second argument is now
2669 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2670 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2671 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2673 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2674 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2675 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2677 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2678 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2679 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2680 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2681 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2682 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2683 order from the one in which they were pushed.
2685 This can be done by the following definition:
2687 \c %macro  multipop 1-*
2689 \c   %rep %0
2690 \c   %rotate -1
2691 \c         pop     %1
2692 \c   %endrep
2694 \c %endmacro
2696 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2697 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2698 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2699 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2700 iterated through in reverse order.
2703 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2705 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2706 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2707 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2708 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2709 table, you could code something like
2711 \c %macro keytab_entry 2
2713 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2714 \c                 db      %2
2716 \c %endmacro
2718 \c keytab:
2719 \c           keytab_entry F1,128+1
2720 \c           keytab_entry F2,128+2
2721 \c           keytab_entry Return,13
2723 which would expand to
2725 \c keytab:
2726 \c keyposF1        equ     $-keytab
2727 \c                 db     128+1
2728 \c keyposF2        equ     $-keytab
2729 \c                 db      128+2
2730 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2731 \c                 db      13
2733 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2734 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2736 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2737 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2738 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2739 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2740 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2741 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2742 (literal text to be concatenated to the parameter).
2744 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2745 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2746 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2747 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2748 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2749 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2750 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2751 real names of macro-local labels means that the two usages
2752 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2753 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2755 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2756 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2757 purpose of concatenation.
2759 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2762 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2764 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2765 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2766 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2767 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2768 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2769 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2770 condition code.
2772 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2773 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2774 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2775 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2777 \c %macro  retc 1
2779 \c         j%-1    %%skip
2780 \c         ret
2781 \c   %%skip:
2783 \c %endmacro
2785 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2786 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2787 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2788 \c{JPE}.
2790 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2791 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2792 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2793 because no inverse condition code exists.
2796 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2798 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2799 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2800 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2801 see which instructions in the macro expansion are generating what
2802 code; however, for some macros this clutters the listing up
2803 unnecessarily.
2805 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2806 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2807 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2808 the number of parameters, like this:
2810 \c %macro foo 1.nolist
2812 Or like this:
2814 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2816 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2818 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2819 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2820 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2821 that argument specification.
2823 For example:
2825 \c %macro foo 1-3
2826 \c         ; Do something
2827 \c %endmacro
2828 \c %unmacro foo 1-3
2830 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2832 \c %macro bar 1-3
2833 \c         ; Do something
2834 \c %endmacro
2835 \c %unmacro bar 1
2837 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2838 specification does not match exactly.
2841 \#\S{exitmacro} Exiting Multi-Line Macros: \i\c{%exitmacro}
2843 \#Multi-line macro expansions can be arbitrarily terminated with
2844 \#the \c{%exitmacro} directive.
2846 \#For example:
2848 \#\c %macro foo 1-3
2849 \#\c         ; Do something
2850 \#\c     %if<condition>
2851 \#\c         %exitmacro
2852 \#\c     %endif
2853 \#\c         ; Do something
2854 \#\c %endmacro
2856 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2858 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2859 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2860 syntax of this feature looks like this:
2862 \c %if<condition>
2863 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2864 \c %elif<condition2>
2865 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2866 \c %else
2867 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2868 \c %endif
2870 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2872 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2873 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2875 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2876 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2877 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2878 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2880 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2881 single-line macro existence}
2883 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2884 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2885 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2886 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2888 For example, when debugging a program, you might want to write code
2889 such as
2891 \c           ; perform some function
2892 \c %ifdef DEBUG
2893 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2894 \c %endif
2895 \c           ; go and do something else
2897 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2898 version of the program which produced debugging messages, and remove
2899 the option to generate the final release version of the program.
2901 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2902 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2903 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2904 \i\c{%elifndef}.
2907 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2908 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2910 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2911 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2913 For example, you may be working with a large project and not have control
2914 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2915 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2916 does exist.
2918 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2919 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2921 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2923 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2925 \c %else
2927 \c      %macro MyMacro 1-3
2929 \c              ; insert code to define the macro
2931 \c      %endmacro
2933 \c %endif
2935 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2936 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2937 conflict.
2939 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2940 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2941 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2944 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2945 stack}
2947 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2948 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2949 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2950 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2951 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2953 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2954 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2957 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2958 arbitrary numeric expressions}
2960 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2961 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2962 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2963 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2964 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2966 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2967 a critical expression (see \k{crit}).
2969 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2970 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2971 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2972 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2973 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2974 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2975 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2976 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2977 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2978 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2979 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2980 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2981 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2982 for true and 0 for false.
2984 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2985 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2987 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2988 Identity\I{testing, exact text identity}
2990 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2991 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2992 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2993 Differences in white space are not counted.
2995 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2997 For example, the following macro pushes a register or number on the
2998 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
3000 \c %macro  pushparam 1
3002 \c   %ifidni %1,ip
3003 \c         call    %%label
3004 \c   %%label:
3005 \c   %else
3006 \c         push    %1
3007 \c   %endif
3009 \c %endmacro
3011 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3012 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3013 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3014 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3016 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3017 Types\I{testing, token types}
3019 Some macros will want to perform different tasks depending on
3020 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3021 example, a string output macro might want to be able to cope with
3022 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3023 string.
3025 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3026 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3027 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3028 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3029 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3031 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3032 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3034 \c %macro writefile 2-3+
3036 \c   %ifstr %2
3037 \c         jmp     %%endstr
3038 \c     %if %0 = 3
3039 \c       %%str:    db      %2,%3
3040 \c     %else
3041 \c       %%str:    db      %2
3042 \c     %endif
3043 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3044 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3045 \c   %else
3046 \c                 mov     dx,%2
3047 \c                 mov     cx,%3
3048 \c   %endif
3049 \c                 mov     bx,%1
3050 \c                 mov     ah,0x40
3051 \c                 int     0x21
3053 \c %endmacro
3055 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3056 the following two ways:
3058 \c         writefile [file], strpointer, length
3059 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3061 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3062 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3063 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3064 it itself and works out the address and length for itself.
3066 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3067 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3068 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3069 which case, all but the first two would be lumped together into
3070 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3072 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3073 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3074 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3075 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3077 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3079 Some macros will want to do different things depending on if it is
3080 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3081 versus a multi-token sequence.
3083 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3084 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3085 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3087 For example:
3089 \c %iftoken 1
3091 will assemble the subsequent code, but
3093 \c %iftoken -1
3095 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3096 \c{-}, and the number \c{1}.
3098 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3099 variants are also provided.
3101 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3103 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3104 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3105 any tokens at all, whitespace excepted.
3107 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3108 variants are also provided.
3110 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3112 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3113 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3114 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3115 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3117 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3118 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3119 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3120 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3122 \c %assign i 0
3123 \c %rep    64
3124 \c         inc     word [table+2*i]
3125 \c %assign i i+1
3126 \c %endrep
3128 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3129 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3130 \c{[table+126]}.
3132 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3133 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3134 terminate the loop, like this:
3136 \c fibonacci:
3137 \c %assign i 0
3138 \c %assign j 1
3139 \c %rep 100
3140 \c %if j > 65535
3141 \c     %exitrep
3142 \c %endif
3143 \c         dw j
3144 \c %assign k j+i
3145 \c %assign i j
3146 \c %assign j k
3147 \c %endrep
3149 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3151 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3152 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3153 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3154 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3155 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3156 be gradually used up and other applications to start crashing.
3159 \H{files} Source Files and Dependencies
3161 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3163 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3165 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3166 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3167 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3169 \c %include "macros.mac"
3171 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3172 file containing the \c{%include} directive.
3174 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3175 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3176 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3177 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3178 line using the \c{-i} option.
3180 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3181 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3182 the form
3184 \c %ifndef MACROS_MAC
3185 \c     %define MACROS_MAC
3186 \c     ; now define some macros
3187 \c %endif
3189 then including the file more than once will not cause errors,
3190 because the second time the file is included nothing will happen
3191 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3193 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3194 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3195 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3198 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3200 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3201 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3202 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3203 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3205 For example,
3207 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3209 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3210 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3213 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3215 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3216 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3217 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3219 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3220 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3221 \c{INCBIN} directive looks like:
3223 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3224 \c %pathsearch dep %1
3225 \c %depend dep
3226 \c         incbin dep,%2
3227 \c %endmacro
3229 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3230 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3231 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3234 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3236 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3237 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3238 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3239 described in \k{macropkg}.
3241 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3242 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3243 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3244 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3246 \c %use altreg
3247 \c %use 'altreg'
3249 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3250 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3251 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3253 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3255 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3256 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3257 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3258 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3259 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3260 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3261 able to nest these loops.
3263 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3264 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3265 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3266 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3267 define labels that are local to a particular context on the stack.
3270 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3271 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3273 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3274 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3275 which is the name of the context. For example:
3277 \c %push    foobar
3279 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3280 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3281 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3282 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3283 single macro definition.)
3285 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3286 context from the context stack and destroys it, along with any
3287 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3288 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3291 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3293 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3294 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3295 is used to define a label which is local to the context on the top
3296 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3297 above could be implemented by means of:
3299 \c %macro repeat 0
3301 \c     %push   repeat
3302 \c     %$begin:
3304 \c %endmacro
3306 \c %macro until 1
3308 \c         j%-1    %$begin
3309 \c     %pop
3311 \c %endmacro
3313 and invoked by means of, for example,
3315 \c         mov     cx,string
3316 \c         repeat
3317 \c         add     cx,3
3318 \c         scasb
3319 \c         until   e
3321 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3322 in \c{AL}.
3324 If you need to define, or access, labels local to the context
3325 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3326 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3329 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3331 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3332 a particular context, in just the same way:
3334 \c %define %$localmac 3
3336 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3337 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3338 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3341 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3343 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3344 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3345 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3346 have the side effect of destroying all context-local labels and
3347 macros associated with the context that was just popped.
3349 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3350 with a different name, without touching the associated macros and
3351 labels. So you could replace the destructive code
3353 \c %pop
3354 \c %push   newname
3356 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3359 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3361 This example makes use of almost all the context-stack features,
3362 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3363 implement a block IF statement as a set of macros.
3365 \c %macro if 1
3367 \c     %push if
3368 \c     j%-1  %$ifnot
3370 \c %endmacro
3372 \c %macro else 0
3374 \c   %ifctx if
3375 \c         %repl   else
3376 \c         jmp     %$ifend
3377 \c         %$ifnot:
3378 \c   %else
3379 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3380 \c   %endif
3382 \c %endmacro
3384 \c %macro endif 0
3386 \c   %ifctx if
3387 \c         %$ifnot:
3388 \c         %pop
3389 \c   %elifctx      else
3390 \c         %$ifend:
3391 \c         %pop
3392 \c   %else
3393 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3394 \c   %endif
3396 \c %endmacro
3398 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3399 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3400 that the macros are issued in the right order (for example, not
3401 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3402 not.
3404 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3405 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3406 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3407 to do different things depending on whether the context on top of
3408 the stack is \c{if} or \c{else}.
3410 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3411 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3412 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3413 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3414 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3416 A sample usage of these macros might look like:
3418 \c         cmp     ax,bx
3420 \c         if ae
3421 \c                cmp     bx,cx
3423 \c                if ae
3424 \c                        mov     ax,cx
3425 \c                else
3426 \c                        mov     ax,bx
3427 \c                endif
3429 \c         else
3430 \c                cmp     ax,cx
3432 \c                if ae
3433 \c                        mov     ax,cx
3434 \c                endif
3436 \c         endif
3438 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3439 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3440 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3441 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3444 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3446 The following preprocessor directives provide a way to use
3447 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3449 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3451 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3453 \b\c{%local}  (see \k{local})
3456 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3458 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3459 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3460 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3462 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3463 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3464 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3465 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3467 \c some_function:
3469 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3470 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3471 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3473 \c         mov     ax,[i]
3474 \c         mov     bx,[j_ptr]
3475 \c         add     ax,[bx]
3476 \c         ret
3478 \c     %pop                       ; restore original context
3480 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3481 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3482 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3483 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3486 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3488 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3489 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3490 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3491 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3492 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3494 \c %stacksize flat
3496 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3497 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3498 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3500 \c %stacksize flat64
3502 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3503 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3504 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3506 \c %stacksize large
3508 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3509 assumes that a far form of call was used to get to this address
3510 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3512 \c %stacksize small
3514 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3515 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3516 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3517 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3518 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3519 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3520 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3521 (see \k{local}).
3524 \S{local} \i\c{%local} Directive
3526 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3527 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3528 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3529 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3530 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3531 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3532 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3533 instruction.
3534 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3535 An example of its use is the following:
3537 \c silly_swap:
3539 \c     %push mycontext             ; save the current context
3540 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3541 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3542 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3544 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3545 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3546 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3547 \c         mov     ax,bx
3548 \c         mov     dx,cx
3549 \c         mov     bx,[old_ax]
3550 \c         mov     cx,[old_dx]
3551 \c         leave                   ; restore old bp
3552 \c         ret                     ;
3554 \c     %pop                        ; restore original context
3556 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3557 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3558 current context before the \c{%local} directive may be used.
3559 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3560 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3561 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3562 as shown in the example.
3565 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3567 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3568 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3569 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3570 right macros by means of code like this:
3572 \c %ifdef F1
3573 \c     ; do some setup
3574 \c %elifdef F2
3575 \c     ; do some different setup
3576 \c %else
3577 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3578 \c %endif
3580 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3581 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3582 having to wait until the program crashes on being run and then not
3583 knowing what went wrong.
3585 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3587 \c %ifdef F1
3588 \c     ; do some setup
3589 \c %elifdef F2
3590 \c     ; do some different setup
3591 \c %else
3592 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3593 \c     %define F1
3594 \c %endif
3596 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3597 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3598 depend on symbol values.
3600 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3601 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3602 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3603 messages.
3605 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3606 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3607 are expanded in it, which can be used to display more information to
3608 the user.  For example:
3610 \c %if foo > 64
3611 \c     %assign foo_over foo-64
3612 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3613 \c %endif
3616 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3618 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3619 information from external sources. Currently they include:
3621 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3622 preprocessor (see \k{line}).
3624 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3625 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3627 \S{line} \i\c{%line} Directive
3629 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3630 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3631 this other file would be an original source file, with the current
3632 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3633 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3634 number of the original source file, instead of the file that is being
3635 read by NASM.
3637 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3638 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3639 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3641 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3643 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3644 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3645 which specifies a line increment value; each line of the input file
3646 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3647 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3648 specifies the file name of the original source file.
3650 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3651 all file name and line numbers relative to the values specified
3652 therein.
3655 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3657 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3658 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3659 to store the contents of an environment variable into a string, which
3660 could be used at some other point in your code.
3662 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3663 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3664 could do that as follows:
3666 \c %defstr FOO    %!FOO
3668 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3671 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3673 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3674 when it starts to process any source file. If you really need a
3675 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3676 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3677 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3679 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3680 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3681 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3682 described here.
3685 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3687 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3688 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3689 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3690 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3691 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3692 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3693 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3695 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3696 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3699 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3701 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3702 representing the full version number of the version of nasm being used.
3703 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3704 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3705 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3706 would be equivalent to:
3708 \c         dd      0x00622001
3712 \c         db      1,32,98,0
3714 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3715 line is used just to give an indication of the order that the separate
3716 values will be present in memory.
3719 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3721 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3722 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3724 \c         db      __NASM_VER__
3726 would expand to
3728 \c         db      "0.98.32"
3731 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3733 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3734 name and line number containing the current instruction. The macro
3735 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3736 current input file (which may change through the course of assembly
3737 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3738 numeric constant giving the current line number in the input file.
3740 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3741 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3742 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3743 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3744 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3745 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3746 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3747 here'. You could then write a macro
3749 \c %macro  notdeadyet 0
3751 \c         push    eax
3752 \c         mov     eax,__LINE__
3753 \c         call    stillhere
3754 \c         pop     eax
3756 \c %endmacro
3758 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3759 find the crash point.
3762 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3764 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3765 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3766 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3767 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3768 mode-dependent macros.
3770 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3772 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3773 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3774 list.
3776 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3777 \c  %define NEWLINE 13, 10
3778 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3779 \c  %define NEWLINE 10
3780 \c %endif
3783 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3785 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3786 assembly session.
3788 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3789 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3790 respectively.)
3792 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3793 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3794 \c{HHMMSS} respectively.
3796 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3797 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3798 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3799 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3801 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3802 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3803 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3804 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3805 undefined.
3807 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3808 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3809 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3810 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3811 local time as if it was UTC.
3813 All instances of time and date macros in the same assembly session
3814 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3815 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3816 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3817 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3818 clock:
3820 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3821 \c       __TIME__             "00:00:42"
3822 \c       __DATE_NUM__         20100101
3823 \c       __TIME_NUM__         000042
3824 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3825 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3826 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3827 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3828 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3831 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3832 Include Test
3834 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3835 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3836 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3837 testing if a particular package is invoked or not.
3839 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3840 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3843 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3845 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3846 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3847 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3848 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3850 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3851 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3852 change in future versions of NASM.}
3855 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3857 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3858 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3859 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3860 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3862 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3863 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3864 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3865 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3866 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
3867 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
3868 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
3869 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
3870 the definition.
3872 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3873 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3875 \c struc   mytype
3877 \c   mt_long:      resd    1
3878 \c   mt_word:      resw    1
3879 \c   mt_byte:      resb    1
3880 \c   mt_str:       resb    32
3882 \c endstruc
3884 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3885 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3886 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3887 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3889 The reason why the structure type name is defined at zero by default
3890 is a side effect of allowing structures to work with the local label
3891 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3892 more than one structure, you can define the above structure like this:
3894 \c struc mytype
3896 \c   .long:        resd    1
3897 \c   .word:        resw    1
3898 \c   .byte:        resb    1
3899 \c   .str:         resb    32
3901 \c endstruc
3903 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3904 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3906 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3907 support any form of period notation to refer to the elements of a
3908 structure once you have one (except the above local-label notation),
3909 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3910 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3911 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3912 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3914 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
3915 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
3917 \c push ebp
3918 \c mov ebp, esp
3919 \c sub esp, 40
3921 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
3923 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
3925 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
3926 a base offset:
3928 \c struc mytype, -40
3930 And access an element this way:
3932 \c mov [ebp + mytype.word], ax
3935 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3936 \i{Instances of Structures}
3938 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3939 to do is to declare instances of that structure in your data
3940 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3941 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3942 you code something like this:
3944 \c mystruc:
3945 \c     istruc mytype
3947 \c         at mt_long, dd      123456
3948 \c         at mt_word, dw      1024
3949 \c         at mt_byte, db      'x'
3950 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3952 \c     iend
3954 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3955 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3956 specified structure field, and then to declare the specified data.
3957 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3958 they were specified in the structure definition.
3960 If the data to go in a structure field requires more than one source
3961 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3962 the \c{AT} line. For example:
3964 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3965 \c                     db      190,100,0
3967 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3968 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3969 line:
3971 \c         at mt_str
3972 \c                 db      'hello, world'
3973 \c                 db      13,10,0
3976 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3978 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3979 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3980 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3981 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3983 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3984 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3985 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3986 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3987 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3989 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3990 both compute the number of additional bytes required to bring the
3991 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3992 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3993 perform the alignment.
3995 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3996 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3997 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3998 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3999 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4000 except for special purposes.
4002 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4003 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4004 power of two, or if their second argument generates more than one
4005 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4006 thing.
4008 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4009 be used within structure definitions:
4011 \c struc mytype2
4013 \c   mt_byte:
4014 \c         resb 1
4015 \c         alignb 2
4016 \c   mt_word:
4017 \c         resw 1
4018 \c         alignb 4
4019 \c   mt_long:
4020 \c         resd 1
4021 \c   mt_str:
4022 \c         resb 32
4024 \c endstruc
4026 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4027 relative to the base of the structure.
4029 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4030 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4031 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4032 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4033 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4034 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4035 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4037 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4040 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4042 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4043 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4044 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4045 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4047 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4048 quoted or not.
4051 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4053 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4054 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4055 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4056 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4057 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4058 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4060 Example use:
4062 \c %use altreg
4064 \c proc:
4065 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4066 \c       ret
4068 See also \k{reg64}.
4071 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4073 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4074 macro which is more powerful than the default (and
4075 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4076 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4077 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4078 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4079 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4080 sequence.
4082 The specific instructions generated can be controlled with the
4083 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4084 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4085 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1.
4086 The following modes are possible:
4088 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4089 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4090 default.
4092 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4093 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4094 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4096 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4097 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4098 threshold is 16.
4100 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4101 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4102 threshold is 16.
4104 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4105 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4106 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4107 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4109 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4110 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4111 are used internally by this macro package.
4114 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4116 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4117 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4118 directives. These are described in this chapter.
4120 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4121 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4122 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4123 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4124 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4125 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4127 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4128 directives are not.
4130 In addition to the universal directives described in this chapter,
4131 each object file format can optionally supply extra directives in
4132 order to control particular features of that file format. These
4133 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4134 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4137 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4139 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4140 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4141 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4142 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4144 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4145 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4146 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4147 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4148 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4149 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4150 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4151 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4153 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4154 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4155 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4156 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4157 device drivers and boot loader software.
4159 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4160 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4161 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4162 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4164 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4165 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4166 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4167 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4168 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4169 need an 0x67.
4171 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4172 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4173 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4175 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4176 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4177 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4178 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4179 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4180 necessary.
4182 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4183 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4184 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4185 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4186 REX prefix is used.
4188 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4189 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4190 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4192 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4194 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4196 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4197 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4200 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4202 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4203 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4204 specify most features directly.  However, this is occationally
4205 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4206 to use.
4208 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
4209 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
4210 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4211 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4212 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4213 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4215 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4216 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4217 other special functions in 64-bit mode, and generating
4218 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4220 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4222 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4223 Sections}
4225 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4226 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4227 which section of the output file the code you write will be
4228 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4229 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4230 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4231 define a new section, if you try to switch to a section that does
4232 not (yet) exist.
4234 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4235 \k{multisec}, all support
4236 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4237 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4238 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4239 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4240 name that has one.
4243 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4245 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4246 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4247 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4248 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4249 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4250 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4251 it. So the user-level directive
4253 \c         SECTION .text
4255 expands to the two lines
4257 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4258 \c         [SECTION .text]
4260 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4261 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4262 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4264 \c %macro  writefile 2+
4266 \c         [section .data]
4268 \c   %%str:        db      %2
4269 \c   %%endstr:
4271 \c         __SECT__
4273 \c         mov     dx,%%str
4274 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4275 \c         mov     bx,%1
4276 \c         mov     ah,0x40
4277 \c         int     0x21
4279 \c %endmacro
4281 This form of the macro, once passed a string to output, first
4282 switches temporarily to the data section of the file, using the
4283 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4284 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4285 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4286 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4287 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4288 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4289 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4290 code in any of several separate code sections.
4293 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4295 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4296 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4297 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4298 given absolute address. The only instructions you can use in this
4299 mode are the \c{RESB} family.
4301 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4303 \c absolute 0x1A
4305 \c     kbuf_chr    resw    1
4306 \c     kbuf_free   resw    1
4307 \c     kbuf        resw    16
4309 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4310 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4311 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4313 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4314 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4316 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4317 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4319 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4320 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4321 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4322 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4324 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4326 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4328 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4329 \c setup:
4330 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4332 \c absolute setup
4334 \c runtimevar1     resw    1
4335 \c runtimevar2     resd    20
4337 \c tsr_end:
4339 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4340 after the setup has finished running, the space it took up can be
4341 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4342 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4343 needs to be made resident.
4346 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4348 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4349 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4350 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4351 defined in some other module and needs to be referred to by this
4352 one. Not every object-file format can support external variables:
4353 the \c{bin} format cannot.
4355 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4356 argument is the name of a symbol:
4358 \c extern  _printf
4359 \c extern  _sscanf,_fscanf
4361 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4362 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4363 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4364 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4365 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4366 by means of the directive
4368 \c extern  _variable:wrt dgroup
4370 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4371 only in that it can take only one argument at a time: the support
4372 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4374 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4375 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4376 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4379 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4381 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4382 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4383 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4384 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4385 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4387 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4388 the definition of the symbol.
4390 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4391 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4392 \c{GLOBAL} directive. For example:
4394 \c global _main
4395 \c _main:
4396 \c         ; some code
4398 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4399 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4400 example, lets you specify whether global data items are functions or
4401 data:
4403 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4405 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4406 user-level form only in that it can take only one argument at a
4407 time.
4410 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4412 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4413 A common variable is much like a global variable declared in the
4414 uninitialized data section, so that
4416 \c common  intvar  4
4418 is similar in function to
4420 \c global  intvar
4421 \c section .bss
4423 \c intvar  resd    1
4425 The difference is that if more than one module defines the same
4426 common variable, then at link time those variables will be
4427 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4428 at the same piece of memory.
4430 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4431 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4432 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4433 specify the alignment requirements of a common variable:
4435 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4436 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4438 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4439 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4440 only one argument at a time.
4443 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4445 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4446 are available on the specified CPU.
4448 Options are:
4450 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4452 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4454 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4456 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4458 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4460 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4462 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4464 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4466 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4468 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4470 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4472 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4474 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4476 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4478 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4480 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4482 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4484 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4485 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4486 instructions are available.
4489 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4491 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4492 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4493 this behaviour:
4495 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4497 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4499 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4501 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4503 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4505 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4507 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4509 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4510 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4511 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4513 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4514 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4517 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4519 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4520 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4521 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4522 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4523 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4524 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4526 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4527 output file based on the input file name and the chosen output
4528 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4529 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4530 name, and substituting an extension defined by the output format.
4531 The extensions are given with each format below.
4534 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4536 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4537 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4538 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4539 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4540 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4541 development.
4543 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4544 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4546 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4547 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4548 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4549 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4551 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4552 leaves your file name as it is once the original extension has been
4553 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4554 into a binary file called \c{binprog}.
4557 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4559 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4560 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4561 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4562 the program begins at when it is loaded into memory.
4564 For example, the following code will generate the longword
4565 \c{0x00000104}:
4567 \c         org     0x100
4568 \c         dd      label
4569 \c label:
4571 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4572 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4573 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4574 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4575 offset which is added to all internal address references within the
4576 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4577 does. See \k{proborg} for further comments.
4580 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4581 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4583 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4584 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4585 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4586 end of the section-definition line. For example,
4588 \c section .data   align=16
4590 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4591 aligned on a 16-byte boundary.
4593 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4594 section start address must be forced to zero. The alignment value
4595 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4596 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4599 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4601 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4602 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4604 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4605 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4606 of course).
4608 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4609 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4610 \i\c{start=}.
4612 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4613 for the calculation of all memory references within that section
4614 with \i\c{vstart=}.
4616 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4617 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4618 start address.
4620 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4621 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4622 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4624 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4625 is directed by default into the \c{.text} section.
4627 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4628 by default.
4630 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4631 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4632 has been specified.
4634 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4635 alignment has been specified.
4637 \b Sections may not overlap.
4639 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4640 which may be used in your code.
4642 \S{map}\i{Map Files}
4644 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4645 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4646 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4647 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4648 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4649 brackets must be used.
4652 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4654 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4655 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4656 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4657 similar utilities.
4659 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4660 the \c{ith} file format.
4662 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4665 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4667 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4668 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4669 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4670 similar utilities.
4672 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4673 the \c{srec} file format.
4675 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4678 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4680 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4681 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4682 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4683 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4685 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4687 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4688 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4689 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4690 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4691 file format.
4693 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4694 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4695 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4697 If your source file contains code before specifying an explicit
4698 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4699 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4701 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4702 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4703 address of the segment. So, for example:
4705 \c segment data
4707 \c dvar:   dw      1234
4709 \c segment code
4711 \c function:
4712 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4713 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4714 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4715 \c         ret
4717 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4718 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4719 like
4721 \c extern  foo
4723 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4724 \c       mov   ds,ax
4725 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4726 \c       mov   es,ax
4727 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4728 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4731 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4732 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4734 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4735 directive to allow you to specify various properties of the segment
4736 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4737 end of the segment-definition line. For example,
4739 \c segment code private align=16
4741 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4742 segment, and requires that the portion of it described in this code
4743 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4745 The available qualifiers are:
4747 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4748 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4749 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4750 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4751 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4752 than stuck end-to-end.
4754 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4755 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4756 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4757 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4758 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4759 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4760 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4761 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4762 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4764 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4765 indicates to the linker that segments of the same class should be
4766 placed near each other in the output file. The class name can be any
4767 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4769 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4770 as an argument, and provides overlay information to an
4771 overlay-capable linker.
4773 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4774 the effect of recording the choice in the object file and also
4775 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4776 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4778 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4779 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4780 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4781 defines the group if it is not already defined.
4783 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4784 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4785 are currently known to make sensible use of this feature;
4786 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4787 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4788 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4790 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4791 class, no overlay, and \c{USE16}.
4794 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4796 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4797 single segment register can be used to refer to all the segments in
4798 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4799 you can code
4801 \c segment data
4803 \c         ; some data
4805 \c segment bss
4807 \c         ; some uninitialized data
4809 \c group dgroup data bss
4811 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4812 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4813 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4814 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4815 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4816 segment register.
4818 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4819 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4820 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4821 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4822 base rather than the segment base.
4824 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4825 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4826 segment which is part of more than one group will default to being
4827 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4829 A group does not have to contain any segments; you can still make
4830 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4831 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4832 \c{FLAT} with no segments in it.
4835 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4837 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4838 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4839 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4840 segment, group and symbol names that are written to the object file
4841 to be forced to upper case just before being written. Within a
4842 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4843 be written entirely in upper case if desired.
4845 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4848 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4849 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4851 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4852 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4853 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4854 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4856 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4857 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4858 wish to import and the name of the library you wish to import it
4859 from. For example:
4861 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4863 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4864 known in the library you are importing it from, in case this is not
4865 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4866 once you have imported it. For example:
4868 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4871 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4872 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4874 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4875 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4876 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4877 using the \c{EXPORT} directive.
4879 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4880 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4881 optional second parameter (separated by white space from the first)
4882 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4883 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4884 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4885 off.
4887 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4888 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4889 space. If further parameters are given, the external name must also
4890 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4891 available attributes are:
4893 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4894 resident by the system loader. This is an optimisation for
4895 frequently used symbols imported by name.
4897 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4898 does not make use of any initialized data.
4900 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4901 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4902 between 32-bit and 16-bit segments.
4904 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4905 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4906 the desired number.
4908 For example:
4910 \c     export  myfunc
4911 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4912 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4913 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4916 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4917 Point}
4919 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4920 define the program entry point, where execution will begin when the
4921 program is run. If the object file that defines the entry point is
4922 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4923 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4924 begin.
4927 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4928 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4930 If you declare an external symbol with the directive
4932 \c     extern  foo
4934 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4935 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4936 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4937 \c{foo} you will usually need to do something like
4939 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4940 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4941 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4943 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4944 is going to be accessible from a given segment or group, say
4945 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4946 simply code
4948 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4950 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4951 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4952 alternative form
4954 \c     extern  foo:wrt dgroup
4956 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4957 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4958 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4959 \c{foo wrt dgroup}.
4961 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4962 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4963 your program. It can also be applied to common variables: see
4964 \k{objcommon}.
4967 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4968 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4970 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4971 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4972 specify which your variables should be by the use of the syntax
4974 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4975 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4977 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4978 OMF specification says that they are declared as a number of
4979 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4980 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4981 five-byte elements or one ten-byte element.
4983 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4984 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4985 the variable size, to match when resolving common variables declared
4986 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4987 the element size on your far common variables. This is done by the
4988 following syntax:
4990 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4991 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4993 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4994 keyword is not required when an element size is specified, since
4995 only far commons may have element sizes at all. So the above
4996 declarations could equivalently be
4998 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4999 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5001 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5002 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5003 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5005 \c common  foo     10:wrt dgroup
5006 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5007 \c common  baz     24:wrt data:6
5010 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5012 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5013 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5014 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5015 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5017 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5019 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5020 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5021 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5022 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5023 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5024 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5025 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5026 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5029 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5030 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5032 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5033 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5034 and properties of sections you declare. Section types and properties
5035 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5036 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5037 these qualifiers.
5039 The available qualifiers are:
5041 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5042 code section. This marks the section as readable and executable, but
5043 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5044 section is code.
5046 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5047 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5048 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5049 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5051 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5052 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5053 constants in it.
5055 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5056 which is not included in the executable file by the linker, but may
5057 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5058 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5059 linker to interpret the contents of the section as command-line
5060 options.
5062 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5063 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5064 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5065 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5066 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5067 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5068 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5069 for data (and BSS) sections.
5070 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5071 alignment), though the value does not matter.
5073 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5074 qualifiers are:
5076 \c section .text    code  align=16
5077 \c section .data    data  align=4
5078 \c section .rdata   rdata align=8
5079 \c section .bss     bss   align=4
5081 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5083 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5085 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5086 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5087 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5088 designated read-only table and have alleged entry point verified
5089 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5090 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5091 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5092 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5093 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5094 will not be performed for application in question. Table omission is by
5095 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5096 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5097 \c{/safeseh} command line option.
5099 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5100 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5101 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5103 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5105 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5107 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5108 line to source code:
5110 \c $@feat.00 equ 1
5112 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5113 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5114 developer would choose to assign another value in source file, it would
5115 still be perfectly possible.
5117 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5118 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5119 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5120 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5121 table." Its typical use would be:
5123 \c section .text
5124 \c extern  _MessageBoxA@16
5125 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5126 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5127 \c %endif
5128 \c handler:
5129 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5130 \c         push    DWORD caption
5131 \c         push    DWORD text
5132 \c         push    DWORD 0
5133 \c         call    _MessageBoxA@16
5134 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5135 \c                         ; for exception handler
5136 \c         ret
5137 \c global  _main
5138 \c _main:
5139 \c         push    DWORD handler
5140 \c         push    DWORD [fs:0]
5141 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5142 \c         xor     eax,eax
5143 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5144 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5145 \c         add     esp,4
5146 \c         ret
5147 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5148 \c caption:db      'SEGV',0
5150 \c section .drectve info
5151 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5153 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5154 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5155 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5156 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5157 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5158 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5159 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5160 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5161 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5162 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5163 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5164 no notification is provided and user is left with no clue on what
5165 caused application failure.
5167 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5168 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5169 data for "safe exception handler table" causes no backward
5170 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5171 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5174 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5176 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5177 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5178 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5179 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5180 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5182 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5184 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5185 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5186 references. Consider a switch dispatch table:
5188 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
5189 \c         ...
5190 \c dsptch: dq      case0
5191 \c         dq      case1
5192 \c         ...
5194 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5195 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5196 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
5197 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
5198 following:
5200 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5201 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
5203 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5204 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5205 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5206 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5207 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5208 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5209 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5210 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5211 But no worry, it's trivial to fix:
5213 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5214 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
5215 \c         jmp     rbx
5216 \c         ...
5217 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5218 \c         dq      case1-dsptch
5219 \c         ...
5221 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5222 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5223 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5224 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5225 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5226 these image-relative references:
5228 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5229 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
5230 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5231 \c         add     rbx,rax
5232 \c         jmp     rbx
5233 \c         ...
5234 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5235 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5237 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5238 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5239 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5240 become apparent in next paragraph.
5242 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5243 operand only:
5245 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5246 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5247 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5248 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5250 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5252 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5253 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5254 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5255 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5256 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5257 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5258 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5259 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5260 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5261 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5262 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5263 top of the stack.
5265 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5266 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5267 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5268 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5269 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5270 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5271 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5272 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5273 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5274 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5275 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5276 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5277 copying caller's return address to the top of stack and this would
5278 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5279 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5280 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5281 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5282 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5283 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5284 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5285 no, no trace of failure is left.
5287 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5288 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5289 is checked for presence of reference to custom language-specific
5290 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5291 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5292 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5293 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5294 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5295 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5296 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5297 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5298 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5299 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5300 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5301 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5302 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5303 terminating the application.
5305 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5306 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5307 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5308 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5309 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5310 leaf function:
5312 \c default rel
5313 \c section .text
5314 \c extern  MessageBoxA
5315 \c handler:
5316 \c         sub     rsp,40
5317 \c         mov     rcx,0
5318 \c         lea     rdx,[text]
5319 \c         lea     r8,[caption]
5320 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5321 \c         call    MessageBoxA
5322 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5323 \c                         ; for exception handler
5324 \c         add     rsp,40
5325 \c         ret
5326 \c global  main
5327 \c main:
5328 \c         xor     rax,rax
5329 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5330 \c         ret
5331 \c main_end:
5332 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5333 \c caption:db      'SEGV',0
5335 \c section .pdata  rdata align=4
5336 \c         dd      main wrt ..imagebase
5337 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5338 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5339 \c section .xdata  rdata align=8
5340 \c xmain:  db      9,0,0,0
5341 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5342 \c section .drectve info
5343 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5345 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5346 start and end addresses of function" along with reference to associated
5347 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5348 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5349 designated exception handler. References are \e{required} to be
5350 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5351 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5352 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5353 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5354 references, not only above listed required ones, placed into these two
5355 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5356 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5357 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5358 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5360 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5361 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5362 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5363 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5364 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5365 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5366 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5367 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5368 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5369 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5370 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5371 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5372 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5373 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5374 unwinding procedure. Consider following example:
5376 \c function:
5377 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5378 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5379 \c         push    rbx
5380 \c         push    rbp
5381 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5382 \c         sub     r11,rcx
5383 \c         and     r11,-64
5384 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5385 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5386 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5387 \c magic_point:
5388 \c         ...
5389 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5390 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5391 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5392 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5393 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5394 \c         ret
5396 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5397 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5398 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5399 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5400 custom language-specific exception handler would look like this:
5402 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5403 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5404 \c {   ULONG64 *rsp;
5405 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5406 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5407 \c     else
5408 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5409 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5410 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5411 \c         context->R15 = rsp[-1];
5412 \c     }
5413 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5415 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5416 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5417 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5418 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5419 \c     return ExceptionContinueSearch;
5420 \c }
5422 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5423 structure does not have to contain any information about stack frame
5424 and its layout.
5426 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5428 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5429 linking with the \i{DJGPP} linker.
5431 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5433 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5434 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5435 the \c{info} section type are not supported.
5437 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5439 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces \c{Mach-O}
5440 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5441 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5443 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5445 \H{elffmt} \i\c{elf32} and \i\c{elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5446 Format} Object Files
5448 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},
5449 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
5450 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5451 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5453 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5455 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5456 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5457  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5458  most systems which support ELF.
5460 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5461 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5463 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5464 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5465 and properties of sections you declare. Section types and properties
5466 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5467 names}, but may still be
5468 overridden by these qualifiers.
5470 The available qualifiers are:
5472 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5473 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5474 which is not, such as an informational or comment section.
5476 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5477 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5478 which should not.
5480 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5481 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5482 not.
5484 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5485 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5486 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5487 contents given, such as a BSS section.
5489 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5490 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5491 requirements of the section.
5493 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5494 thread local variables.
5496 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5497 qualifiers are:
5499 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5500 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5502 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5503 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5504 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5505 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5506 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5507 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5508 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5509 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5510 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5511 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5512 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5514 (Any section name other than those in the above table
5515  is treated by default like \c{other} in the above table.
5516  Please note that section names are case sensitive.)
5519 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5520 Symbols and \i\c{WRT}
5522 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5523 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5524 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5525 be able to generate a variety of ELF specific relocation types in ELF
5526 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5528 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5529 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5530 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5531 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5532 types.
5534 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5535 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5536 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5537 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5539 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5540 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5541 beginning of the current section to the global offset table.
5542 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5543 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5544 result to get the real address of the GOT.
5546 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5547 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5548 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5549 would give the real address of the location you wanted.
5551 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5552 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5553 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5554 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5555 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5556 address of the symbol.
5558 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5559 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5560 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5561 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5562 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5563 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5564 entries absolutely.
5566 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5567 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5568 relative to the start of the section and then adding on the offset
5569 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5570 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5571 peculiarity of the dynamic linker.
5573 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5574 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5576 \S{elftls} \i{Thread Local Storage}\I{TLS}: \c{elf} Special
5577 Symbols and \i\c{WRT}
5579 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5580 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5581 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5582 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5583 of the symbol with code such as:
5585 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5586 \c        mov  [gs:eax],ebx
5589 \b In ELF64 mode, referring to an external or global symbol using
5590 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5591 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5592 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5593 of the symbol with code such as:
5595 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5596 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5599 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5600 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5602 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5603 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5604 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5605 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5606 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5607 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5608 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5609 to specify these features.
5611 You can specify whether a global variable is a function or a data
5612 object by suffixing the name with a colon and the word
5613 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5614 \c{data}.) For example:
5616 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5618 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5619 \c{hashtable} as a data object.
5621 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5622 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5623 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5624 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5626 \c global   hashlookup:function hidden
5628 You can also specify the size of the data associated with the
5629 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5630 forward references) after the type specifier. Like this:
5632 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5634 \c hashtable:
5635 \c         db this,that,theother  ; some data here
5636 \c .end:
5638 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5639 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5641 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5642 writing shared library code. For more information, see
5643 \k{picglobal}.
5646 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5647 \I{COMMON, elf extensions to}
5649 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5650 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5651 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5652 power of two) after the name and size of the common variable,
5653 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5654 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5656 \c common  dwordarray 128:4
5658 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5659 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5662 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5663 \I{ELF, 16-bit code and}
5665 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5666 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5667 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5668 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5669 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5670 these relocations is generated.
5672 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5673 \I{ELF, Debug formats and}
5675 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5676 Line number information is generated for all executable sections, but please
5677 note that only the ".text" section is executable by default.
5679 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5681 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5682 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5683 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5684 the magic number in the first four bytes of the file is
5685 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5686 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5687 implementation does not.
5689 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5691 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5692 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5693 extensions to any standard directives. It supports only the three
5694 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5697 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5698 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5700 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5701 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5702 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5703 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5704 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5705 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5706 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5708 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5710 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5711 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5712 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5713 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5714 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5716 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5717 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5718 this.
5721 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5723 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5724 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5725 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5726 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5727 itself \c{a.out}.
5729 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5730 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5732 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5733 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
5734 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
5735 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
5736 only special symbol supported is \c{..start}.
5739 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5740 Format}
5742 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5743 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5744 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5745 format the internal structure of the assembler.
5747 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5748 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5749 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5750 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5752 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5753 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5754 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5755 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5756 execute an RDF executable under Linux.
5758 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5759 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5762 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5764 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5765 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5766 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5767 which is the name of the module:
5769 \c     library  mylib.rdl
5772 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5774 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5775 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5776 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5777 of current module:
5779 \c     module  mymodname
5781 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5782 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5783 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5785 \c     module  $kernel.core
5788 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5789 rdf extensions to}
5791 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5792 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5793 telling the linker do not strip it from target executable or library
5794 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5795 is a procedure (function) or data object.
5797 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5798 symbol exported:
5800 \c     global  sys_open:export
5802 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5803 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5805 \c     global  sys_open:export proc
5807 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5808 or \i\c{object} to the directive:
5810 \c     global  kernel_ticks:export data
5813 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
5814 rdf extensions to}
5816 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
5817 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5818 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5819 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5820 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5821 (function) or data object. For example:
5823 \c     library $libc
5824 \c     extern  _open:import
5825 \c     extern  _printf:import proc
5826 \c     extern  _errno:import data
5828 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5829 a hint as to where to find requested symbols.
5832 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5834 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5835 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5836 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{output/outform.h} or on the
5837 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5839 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5840 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5841 transactions between the main body of NASM and the output-format
5842 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5843 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5844 of the various requests the main program makes of the output driver,
5845 and in what order they happen.
5847 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5849 \c nasm -f dbg filename.asm
5851 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5852 However, this will not work well on files which were designed for a
5853 different object format, because each object format defines its own
5854 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5855 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5856 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5857 native object format selected:
5859 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5860 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5862 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5863 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5864 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5865 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5866 the final diagnostic output.
5868 This workaround will still typically not work for programs intended
5869 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5870 directives have side effects of defining the segment and group names
5871 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5872 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5873 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5874 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5876 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5877 them all to its output file.
5880 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5882 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5883 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5884 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5885 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5886 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5889 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5891 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5892 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5893 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5894 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5895 support the \c{.COM} format.
5897 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5898 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5899 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5900 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5901 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5902 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5903 Yann Guidon for contributing the code for this.
5905 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5906 future releases.
5909 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5911 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5912 by linking \c{.OBJ} files together.
5914 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5915 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5916 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5917 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5918 An LZH archiver can be found at
5919 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5920 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5921 sources) called \i{FREELINK}, available from
5922 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5923 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5924 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5925 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5926 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5928 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5929 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5930 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5931 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5932 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5933 field in the output file header; if more than one defines a start
5934 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5936 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5937 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5938 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5939 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5940 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5941 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5943 \c segment code
5945 \c ..start:
5946 \c         mov     ax,data
5947 \c         mov     ds,ax
5948 \c         mov     ax,stack
5949 \c         mov     ss,ax
5950 \c         mov     sp,stacktop
5952 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5953 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5954 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5955 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5956 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5957 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
5958 execute on.
5960 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
5961 beginning of this code, which means that will be the entry point
5962 into the resulting executable file.
5964 \c         mov     dx,hello
5965 \c         mov     ah,9
5966 \c         int     0x21
5968 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
5969 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
5970 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
5971 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
5973 \c         mov     ax,0x4c00
5974 \c         int     0x21
5976 This terminates the program using another DOS system call.
5978 \c segment data
5980 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
5982 The data segment contains the string we want to display.
5984 \c segment stack stack
5985 \c         resb 64
5986 \c stacktop:
5988 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
5989 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
5990 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
5991 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5992 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5993 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5994 type \c{STACK}.
5996 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5997 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5998 world' and then exit.
6001 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6003 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6004 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6005 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6006 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6007 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6008 \c{.EXE} files.
6010 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6011 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6012 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6014 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6015 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6016 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6017 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6018 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6019 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6020 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6021 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6022 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6024 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6025 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6026 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6027 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6028 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6029 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6030 explicitly issue one of your own.
6032 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6033 since this would require a relocation in the header, and things
6034 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6035 base by copying it out of \c{CS} instead.
6037 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6038 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6039 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6040 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6041 \c{EXE_stack 64}.
6043 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6044 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6045 \c{binexe.asm}.
6048 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6050 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6051 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6052 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6053 output format.
6056 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6058 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6059 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6060 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6061 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6062 like
6064 \c         org 100h
6066 \c section .text
6068 \c start:
6069 \c         ; put your code here
6071 \c section .data
6073 \c         ; put data items here
6075 \c section .bss
6077 \c         ; put uninitialized data here
6079 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6080 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6081 you want to and the code will still end up at the front of the file
6082 where it belongs.
6084 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6085 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6086 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6087 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6088 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6089 run.
6091 To assemble the above program, you should use a command line like
6093 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6095 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6096 explicit output file name were specified, so you have to override it
6097 and give the desired file name.
6100 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6102 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6103 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6104 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6105 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6106 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6107 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6108 file.
6110 If you do this, you need to take care of several things:
6112 \b The first object file containing code should start its code
6113 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6114 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6115 segment, so that the linker or converter program does not have to
6116 adjust address references within the file when generating the
6117 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6118 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6119 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6120 in MASM-compatible assemblers.
6122 \b You don't need to define a stack segment.
6124 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6125 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6126 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6127 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6130 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6132 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6133 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6134 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6135 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6136 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6137 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6138 your code segment.
6140 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6141 the various routines inside the driver which do the work. This
6142 structure should be defined at the start of the code segment, even
6143 though it is not actually code.
6145 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6146 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6147 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6148 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6151 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6153 This section covers the basics of writing assembly routines that
6154 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6155 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6156 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6159 \S{16cunder} External Symbol Names
6161 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6162 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6163 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6164 appears in the C program. So, for example, the function a C
6165 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6166 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6167 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6168 not have to worry about name clashes with C symbols.
6170 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6171 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6173 \c %macro  cglobal 1
6175 \c   global  _%1
6176 \c   %define %1 _%1
6178 \c %endmacro
6180 \c %macro  cextern 1
6182 \c   extern  _%1
6183 \c   %define %1 _%1
6185 \c %endmacro
6187 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6188 \c{%rep} construct could solve this.)
6190 If you then declare an external like this:
6192 \c cextern printf
6194 then the macro will expand it as
6196 \c extern  _printf
6197 \c %define printf _printf
6199 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6200 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6202 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6203 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6204 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6206 Also see \k{opt-pfix}.
6208 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6210 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6211 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6212 writing for. This means you have to keep track of the following
6213 things:
6215 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6216 functions are near. This means that function pointers, when stored
6217 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6218 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6219 never changes its value, and always gives the segment part of the
6220 full function address), and that functions are called using ordinary
6221 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6222 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6223 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6224 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6226 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6227 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6228 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6229 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6230 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6231 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6232 \c{CALL FAR} to call external routines.
6234 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6235 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6236 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6237 segment part of the full data item address).
6239 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6240 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6241 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6242 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6243 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6244 pointers you are passed.
6246 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6247 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6248 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6249 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6250 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6252 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6253 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6254 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6255 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6256 and global data items can both be accessed easily without changing
6257 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6258 segments. However, some memory models (though not the standard
6259 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6260 same value to be removed. Be careful about functions' local
6261 variables in this latter case.
6263 In models with a single code segment, the segment is called
6264 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6265 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6266 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6267 called \i\c{_DATA}.
6270 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6272 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6273 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6274 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6275 doing the calling and the function which gets called.
6277 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6278 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6279 argument specified to the function is pushed last).
6281 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6282 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6283 memory model.
6285 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6286 actually necessary, in functions which do not need to access their
6287 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6288 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6289 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6290 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6291 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6292 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6294 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6295 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6296 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6297 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6298 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6299 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6300 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6301 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6302 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6303 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6304 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6305 parameters in reverse order means that the function knows where to
6306 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6307 remaining ones.
6309 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6310 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6311 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6313 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6314 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6315 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6316 compiler) returned in \c{ST0}.
6318 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6319 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6320 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6321 memory model.
6323 \b When the caller regains control from the callee, the function
6324 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6325 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6326 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6327 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6328 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6329 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6330 removing.
6332 It is instructive to compare this calling convention with that for
6333 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6334 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6335 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6336 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6337 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6338 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6339 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6340 which means that a compiler can give better guarantees about
6341 sequence points without performance suffering.
6343 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6344 The following example is for small model:
6346 \c global  _myfunc
6348 \c _myfunc:
6349 \c         push    bp
6350 \c         mov     bp,sp
6351 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6352 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6354 \c         ; some more code
6356 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6357 \c         pop     bp
6358 \c         ret
6360 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6361 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6362 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6363 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6364 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6365 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6367 At the other end of the process, to call a C function from your
6368 assembly code, you would do something like this:
6370 \c extern  _printf
6372 \c       ; and then, further down...
6374 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6375 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6376 \c       call    _printf
6377 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6379 \c       ; then those data items...
6381 \c segment _DATA
6383 \c myint         dw    1234
6384 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6386 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6387 code
6389 \c     int myint = 1234;
6390 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6392 In large model, the function-call code might look more like this. In
6393 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6394 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6395 it first.
6397 \c       push    word [myint]
6398 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6399 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6400 \c       call    far _printf
6401 \c       add    sp,byte 6
6403 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6404 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6405 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6406 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6407 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6408 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6409 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6410 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6411 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6412 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6413 word of parameters.
6416 \S{16cdata} Accessing Data Items
6418 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6419 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6420 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6421 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6422 accessed from assembler as
6424 \c extern _i
6426 \c         mov ax,[_i]
6428 And to declare your own integer variable which C programs can access
6429 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6430 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6432 \c global  _j
6434 \c _j      dw      0
6436 To access a C array, you need to know the size of the components of
6437 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6438 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6439 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6440 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6441 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6442 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6443 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6445 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6446 the base of the structure to the field you are interested in. You
6447 can either do this by converting the C structure definition into a
6448 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6449 one offset and using just that.
6451 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6452 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6453 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6454 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6455 Typically, you might find that a structure like
6457 \c struct {
6458 \c     char c;
6459 \c     int i;
6460 \c } foo;
6462 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6463 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6464 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6465 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6466 out how your own compiler does it.
6469 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6471 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6472 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6473 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6474 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6475 the work involved in keeping track of the calling convention.
6477 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6478 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6480 An example of an assembly function using the macro set is given
6481 here:
6483 \c proc    _nearproc
6485 \c %$i     arg
6486 \c %$j     arg
6487 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6488 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6489 \c         add     ax,[bx]
6491 \c endproc
6493 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6494 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6495 integer. It returns \c{i + *j}.
6497 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6498 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6499 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6500 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6501 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6502 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6503 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6505 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6506 compact-model code) by default. You can have it generate far
6507 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6508 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6509 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6510 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6511 dependency on whether data pointers are far or not.
6513 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6514 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6515 many function parameters will be of type \c{int}.
6517 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6519 \c %define FARCODE
6521 \c proc    _farproc
6523 \c %$i     arg
6524 \c %$j     arg     4
6525 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6526 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6527 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6528 \c         add     ax,[bx]
6530 \c endproc
6532 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6533 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6534 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6537 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6539 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6540 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6542 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6543 not required for Pascal.
6545 \b The memory model is always large: functions are far, data
6546 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6547 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6548 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6549 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6550 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6551 data declared in a Pascal program goes into the default data
6552 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6553 when control is passed to your assembly code. The only things that
6554 do not live in the default data segment are local variables (they
6555 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6556 data \e{pointers}, however, are far.
6558 \b The function calling convention is different - described below.
6560 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6562 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6563 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6564 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6567 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6569 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6570 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6571 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6572 used to denote the function doing the calling and the function which
6573 gets called.
6575 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6576 after another, in normal order (left to right, so that the first
6577 argument specified to the function is pushed first).
6579 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6580 control to the callee.
6582 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6583 actually necessary, in functions which do not need to access their
6584 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6585 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6586 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6587 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6588 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6589 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6591 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6592 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6593 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6594 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6595 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6596 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6597 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6599 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6600 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6601 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6603 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6604 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6605 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6606 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6607 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6608 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6609 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6610 places the returned string value at that location. The pointer is
6611 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6612 \c{RETF} instruction.
6614 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6615 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6616 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6617 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6618 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6619 to be removed from the stack as a side effect of the return
6620 instruction.
6622 \b When the caller regains control from the callee, the function
6623 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6624 do nothing further.
6626 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6627 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6629 \c global  myfunc
6631 \c myfunc: push    bp
6632 \c         mov     bp,sp
6633 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6634 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6635 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6637 \c         ; some more code
6639 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6640 \c         pop     bp
6641 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6643 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6644 assembly code, you would do something like this:
6646 \c extern  SomeFunc
6648 \c        ; and then, further down...
6650 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6651 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6652 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6653 \c        call   far SomeFunc
6655 This is equivalent to the Pascal code
6657 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6658 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6661 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6662 Name Restrictions
6664 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6665 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6666 reading and understanding the various information contained in a
6667 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6668 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6669 restrictions:
6671 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6672 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6674 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6675 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6677 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6678 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6680 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6681 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6684 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6686 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6687 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6688 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6689 definition ensures that functions are far (it implies
6690 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6691 generated with an operand.
6693 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6694 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6695 reverse order. For example:
6697 \c %define PASCAL
6699 \c proc    _pascalproc
6701 \c %$j     arg 4
6702 \c %$i     arg
6703 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6704 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6705 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6706 \c         add     ax,[bx]
6708 \c endproc
6710 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6711 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6712 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6713 and the contents of the pointer. The only difference between this
6714 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6715 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6716 reverse order.
6719 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6721 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6722 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6723 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6724 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6725 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6726 shared libraries.
6728 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6729 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6730 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6731 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6732 address space no matter what segment you work relative to, and that
6733 you should ignore all segment registers completely. When writing
6734 flat-model application code, you never need to use a segment
6735 override or modify any segment register, and the code-section
6736 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6737 space as the data-section addresses you access your variables by and
6738 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6739 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6740 offset part.
6743 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6745 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6746 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6747 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6750 \S{32cunder} External Symbol Names
6752 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6753 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6754 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6755 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6756 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6757 underscore on their assembly-language names.
6759 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6760 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6761 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6762 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6763 though, the leading underscore should not be used.
6765 See also \k{opt-pfix}.
6767 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6769 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6770 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6771 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6772 the function doing the calling and the function which gets called.
6774 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6775 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6776 argument specified to the function is pushed last).
6778 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6779 control to the callee.
6781 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6782 actually necessary, in functions which do not need to access their
6783 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6784 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6785 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6786 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6787 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6788 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6790 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6791 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6792 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6793 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6794 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6795 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6796 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6797 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6798 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6799 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6800 and type of the remaining ones.
6802 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6803 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6804 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6806 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6807 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6808 of the value. Floating-point results are typically returned in
6809 \c{ST0}.
6811 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6812 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6813 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6815 \b When the caller regains control from the callee, the function
6816 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6817 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6818 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6819 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6820 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6821 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6822 removing.
6824 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6825 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6826 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6827 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6828 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6829 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6830 still pushed in right-to-left order.
6832 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6834 \c global  _myfunc
6836 \c _myfunc:
6837 \c         push    ebp
6838 \c         mov     ebp,esp
6839 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6840 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6842 \c         ; some more code
6844 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6845 \c         ret
6847 At the other end of the process, to call a C function from your
6848 assembly code, you would do something like this:
6850 \c extern  _printf
6852 \c         ; and then, further down...
6854 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6855 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6856 \c         call    _printf
6857 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6859 \c         ; then those data items...
6861 \c segment _DATA
6863 \c myint       dd   1234
6864 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6866 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6868 \c     int myint = 1234;
6869 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6872 \S{32cdata} Accessing Data Items
6874 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6875 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6876 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6877 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6878 accessed from assembler as
6880 \c           extern _i
6881 \c           mov eax,[_i]
6883 And to declare your own integer variable which C programs can access
6884 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6885 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6887 \c           global _j
6888 \c _j        dd 0
6890 To access a C array, you need to know the size of the components of
6891 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6892 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6893 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6894 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6895 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6896 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6897 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6898 are also 4 bytes long.
6900 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6901 the base of the structure to the field you are interested in. You
6902 can either do this by converting the C structure definition into a
6903 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6904 one offset and using just that.
6906 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6907 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6908 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6909 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6910 Typically, you might find that a structure like
6912 \c struct {
6913 \c     char c;
6914 \c     int i;
6915 \c } foo;
6917 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6918 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6919 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6920 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6921 out how your own compiler does it.
6924 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6926 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6927 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6928 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6929 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6930 the work involved in keeping track of the calling convention.
6932 An example of an assembly function using the macro set is given
6933 here:
6935 \c proc    _proc32
6937 \c %$i     arg
6938 \c %$j     arg
6939 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6940 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6941 \c         add     eax,[ebx]
6943 \c endproc
6945 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6946 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6947 integer. It returns \c{i + *j}.
6949 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6950 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6951 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6952 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6953 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6954 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6955 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6957 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6958 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
6959 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
6962 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
6963 Libraries}
6965 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
6966 because it contains support for \i{position-independent code}
6967 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
6968 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
6969 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
6971 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
6972 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
6973 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
6974 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
6976 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
6977 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
6978 of the running process. The contents of the library's code section
6979 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
6981 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
6982 this:
6984 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
6986 Instead, the linker provides an area of memory called the
6987 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
6988 constant distance from your library's code, so if you can find out
6989 where your library is loaded (which is typically done using a
6990 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
6991 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6992 linker-generated entries in the GOT.
6994 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6995 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6996 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6997 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6998 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6999 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7002 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7004 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7005 external symbol:
7007 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7008 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7010 At the beginning of any function in your shared library which plans
7011 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7012 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7013 in this form:
7015 \c func:   push    ebp
7016 \c         mov     ebp,esp
7017 \c         push    ebx
7018 \c         call    .get_GOT
7019 \c .get_GOT:
7020 \c         pop     ebx
7021 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7023 \c         ; the function body comes here
7025 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7026 \c         mov     esp,ebp
7027 \c         pop     ebp
7028 \c         ret
7030 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7031 second leading underscore.)
7033 The first two lines of this function are simply the standard C
7034 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7035 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7036 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7037 libraries use this register to store the address of the GOT.
7039 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7040 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7041 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7042 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7043 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7044 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7045 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7046 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7047 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7048 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7049 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7050 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7051 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7052 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7053 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7054 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7056 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7057 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7058 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7060 \c %macro  get_GOT 0
7062 \c         call    %%getgot
7063 \c   %%getgot:
7064 \c         pop     ebx
7065 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7067 \c %endmacro
7069 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7071 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7072 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7073 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7074 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7075 way this works is like this:
7077 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7079 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7080 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7081 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7082 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7084 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7085 them, they are shared between code modules in the library, but do
7086 not get exported from the library to the program that loaded it.
7087 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7088 can access them in the same way as local variables, using the above
7089 \c{..gotoff} mechanism.
7091 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7092 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7093 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7096 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7098 If your library needs to get at an external variable (external to
7099 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7100 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7101 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7102 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7103 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7104 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7105 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7106 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7107 you would code
7109 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7111 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7112 linker, when it builds the shared library, collects together every
7113 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7114 has every necessary entry present.
7116 Common variables must also be accessed in this way.
7119 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7121 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7122 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7123 you have to give the size of the data item. This is because the
7124 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7125 entries for any exported functions, and also moves exported data
7126 items away from the library's data section in which they were
7127 declared.
7129 So to export a function to users of the library, you must use
7131 \c global  func:function           ; declare it as a function
7133 \c func:   push    ebp
7135 \c         ; etc.
7137 And to export a data item such as an array, you would have to code
7139 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7141 \c array:  resd    128
7142 \c .end:
7144 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7145 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7146 end up living in the data section of the main program, rather than
7147 in your library's data section, where you declared it. So you will
7148 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7149 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7150 effectively, it has become).
7152 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7153 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7154 sort of code:
7156 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7158 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7159 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7160 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7161 pointing at your data section instead of at the exported global
7162 which resides elsewhere.
7164 Instead of the above code, then, you must write
7166 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7168 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7169 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7170 at that address, rather than just relocating by section base.
7172 Either method will work for functions: referring to one of your
7173 functions by means of
7175 \c funcptr:        dd      my_function
7177 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7179 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
7181 will give the address of the procedure linkage table for the
7182 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7183 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7186 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7188 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7189 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7190 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7191 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7192 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7193 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7194 in the main program can be transparently passed off to their real
7195 destinations.
7197 To call an external routine, you must use another special PIC
7198 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7199 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7200 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7201 ..plt}.
7204 \S{link} Generating the Library File
7206 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7207 you then generate your shared library with a command such as
7209 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7210 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7212 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7213 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7214 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7215 library file name, with a version number, into the library:
7217 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7219 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7220 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7223 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7225 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7226 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7227 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7228 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7229 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7230 one, or jumps between different-size segments.
7233 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7235 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7236 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7237 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7238 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7239 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7240 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7241 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7242 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7244 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7245 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7246 segment, so just coding, for example,
7248 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7250 will not work, since the offset part of the address will be
7251 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7252 one.
7254 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7255 generate the required instruction by coding it manually, using
7256 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7257 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7259 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7261 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7262 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7263 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7264 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7265 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7266 segment to a 32-bit one.
7268 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7269 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7271 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7273 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7274 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7275 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7278 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7279 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7281 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7282 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7283 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7284 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7285 32-bit segment, or vice versa.
7287 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7288 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7289 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7290 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7292 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7293 the address, since any effective address containing a 32-bit
7294 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7296 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7297 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7299 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7300 instruction and a register) if you already know the precise offset
7301 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7302 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7303 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7305 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7306 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7308 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7310 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7311 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7312 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7314 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7316 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7317 which controls the size of the data stored at the address, with the
7318 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7319 address itself. The two can quite easily be different:
7321 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7323 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7324 offset.
7326 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7327 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7329 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7331 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7332 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7333 offset), and calls that address.
7336 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7338 The other way you might want to access data might be using the
7339 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7340 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7341 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7342 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7344 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7345 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7346 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7347 desired address into \c{ESI} and then code
7349 \c         a32     lodsb
7351 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7352 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7353 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7354 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7356 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7357 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7358 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7359 instructions with implicit addressing:
7360 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7361 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7362 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7363 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7364 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7365 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7366 Also, the
7367 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7368 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7369 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7370 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7371 size from the code segment.
7373 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7374 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7375 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7376 give the value of the segment register being manipulated. To force
7377 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7378 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7380 \c         o16 push    ss
7381 \c         o16 push    ds
7383 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7384 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7385 one.
7387 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7388 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7391 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7393 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7394 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7395 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7396 write position-independent code for shared libraries.
7398 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7399 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7400 registers, which still add their bases.
7402 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7403 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7404 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7405 probably desirable to make that the default, using the directive
7406 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7408 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7409 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7410 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7411 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7412 Please see the ABI documentation for your platform.
7414 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7415 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7416 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7417 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7419 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7420 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7421 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7422 set to zero.
7424 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7426 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7427 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
7429 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7430 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7431 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7432 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7434 This is consistent with the AMD documentation and most other
7435 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7436 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7437 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7438 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7439 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7440 can be used for this purpose.
7442 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7444 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7445 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7446 immediates to 32 bits.
7448 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7450 \c      MOV reg64,imm64
7452 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7453 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7454 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7455 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7456 immediate as \c{DWORD}:
7458 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7459 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7460 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7461 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7463 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7465 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7466 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7467 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7468 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7469 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7470 displacement size as \c{QWORD}:
7472 \c      default abs
7474 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7475 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7476 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7478 \c      default rel
7480 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7481 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7482 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7483 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7485 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7486 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7488 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7490 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7492 \W{http://www.nasm.us/links/unix64abi}\c{http://www.nasm.us/links/unix64abi}
7494 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7495 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7497 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7498 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7499 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7500 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7501 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7503 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7505 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7506 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7507 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7508 stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7510 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7512 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7514 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7516 \c      void foo(long a, double b, int c)
7518 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7520 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7522 The Win64 ABI is described at:
7524 \W{http://www.nasm.us/links/win64abi}\c{http://www.nasm.us/links/win64abi}
7526 What follows is a simplified summary.
7528 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7529 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7530 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7531 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7532 use by the function without saving.
7534 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7536 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7537 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7538 return is \c{XMM0} only.
7540 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7542 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7544 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7546 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7548 \C{trouble} Troubleshooting
7550 This chapter describes some of the common problems that users have
7551 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7552 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7553 that isn't listed here.
7556 \H{problems} Common Problems
7558 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7560 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7561 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7562 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7563 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7564 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7565 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7566 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7567 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7568 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7571 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7573 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7574 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7575 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7576 longer.
7578 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7579 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7580 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7581 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7582 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7583 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7584 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7585 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7586 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7587 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7588 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7589 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7592 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7594 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7595 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7596 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7597 sector, people who are used to MASM tend to code
7599 \c         ORG 0
7601 \c         ; some boot sector code
7603 \c         ORG 510
7604 \c         DW 0xAA55
7606 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7607 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7608 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7610 \c         ORG 0
7612 \c         ; some boot sector code
7614 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7615 \c         DW 0xAA55
7617 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7618 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7619 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7620 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7621 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7622 find out what's wrong with it.
7625 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7627 The other common problem with the above code is people who write the
7628 \c{TIMES} line as
7630 \c         TIMES 510-$ DB 0
7632 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7633 the difference between them is also a pure number and can happily be
7634 fed to \c{TIMES}.
7636 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7637 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7638 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7639 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7640 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7641 information back to the expression evaluator. So from the
7642 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7643 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7644 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7645 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7647 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7648 line in the form
7650 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7652 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7653 and so their difference is a pure number. This will solve the
7654 problem and generate sensible code.
7657 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7659 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7660 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7661 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7662 \i\c{bugtracker} at
7663 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7664 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7665 contacts in \k{contact}.
7667 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7668 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7669 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7670 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7671 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7672 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7673 there.
7675 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7676 information:
7678 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7679 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7681 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7682 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7683 you were using the standard distribution binaries out of the
7684 archive. If you were using a locally built executable, try to
7685 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7686 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7689 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7690 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7691 \c{NASMENV} environment variable if any.
7693 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7694 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7695 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7696 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7697 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7698 compiler, what version, and what command line or options you used.
7699 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7700 with the command-line version of the compiler.)
7702 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7703 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7704 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7705 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7706 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7707 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7708 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7709 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7710 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7711 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7712 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7713 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7714 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7716 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7717 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7718 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7719 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7720 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7721 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7722 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7723 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7724 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7725 should be 77 instead'.
7727 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7728 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7729 generates the same file, or whether the problem is related to
7730 portability issues between our development platforms and yours. We
7731 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7732 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7733 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7734 for us.
7736 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7737 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7738 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7739 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7740 differently from us.
7743 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7745                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7747 \H{ndisintro} Introduction
7750 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7751 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7752 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7753 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7754 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7756 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7757 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7758 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7759 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7760 disassembles.
7763 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7765 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7766 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7767 are on a Unix system.
7770 \H{ndisrun} Running NDISASM
7772 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7774 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7776 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7777 provided of course that you remember to specify which it is to work
7778 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7779 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7781 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7782 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7783 summary of command line options.
7786 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7788 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7789 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7790 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7791 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7792 this.
7794 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7795 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7796 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7797 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7798 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7800 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7802 \c        ndisasm -o100h filename.com
7804 will do the trick.
7807 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7809 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7810 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7811 will faithfully plough through the data section, producing machine
7812 instructions wherever it can (although most of them will look
7813 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7814 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7815 Then it will reach the code section.
7817 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7818 instruction from part of the data section, and its file position is
7819 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7820 entirely possible that another spurious instruction will get
7821 generated, starting with the final byte of the data section, and
7822 then the correct first instruction in the code section will not be
7823 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7824 ideal.
7826 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7827 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7828 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
7829 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7830 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7831 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7832 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7833 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7834 the instructions in your code section.
7836 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7837 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7838 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7841 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7843 rather than
7845 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7847 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7848 to, just by repeating the \c{-s} option.
7851 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7852 \I\c{auto-sync}
7854 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7855 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7856 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7857 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7858 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7859 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7860 needed.
7862 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7863 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7864 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7865 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7867 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7868 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7869 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7870 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7871 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7872 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7873 processed, there isn't much it can do about it...)
7875 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7876 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7877 the register contains) or involves a segment address (in which case
7878 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7879 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7881 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7882 points in all the right places, and save you from having to place
7883 any sync points manually. However, it should be stressed that
7884 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7885 you may still have to place some manually.
7887 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7888 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7889 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7890 options.
7892 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7893 fluke, something in your data section should disassemble to a
7894 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7895 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7896 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7897 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7898 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7899 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7900 suppress disassembly of the data area.
7903 \S{ndisother} Other Options
7905 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7906 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7907 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7908 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7910 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7911 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7912 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7913 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7914 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7915 anyway.
7918 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7920 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7921 possible, should be sent to
7922 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7923 developer's site at
7924 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7925 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7926 new features as well.
7928 \A{inslist} \i{Instruction List}
7930 \H{inslistintro} Introduction
7932 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7933 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7934 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7935  when appropriate, one or more usage flags.
7937 \& inslist.src
7939 \A{changelog} \i{NASM Version History}
7941 \& changes.src