doc: Single section for all the date/time macros
[nasm/autotest.git] / doc / nasmdoc.src
blob7128b5197ec46db79088a37a034d6f2810746bd1
1 \#
2 \# Source code to NASM documentation
3 \#
4 \M{category}{Programming}
5 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
6 \M{year}{2008}
7 \M{author}{The NASM Development Team}
8 \M{license}{All rights reserved. This document is redistributable under the license given in the file "COPYING" distributed in the NASM archive.}
9 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
10 \M{infoname}{NASM}
11 \M{infofile}{nasm}
12 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
13 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
14 \IR{-D} \c{-D} option
15 \IR{-E} \c{-E} option
16 \IR{-F} \c{-F} option
17 \IR{-I} \c{-I} option
18 \IR{-M} \c{-M} option
19 \IR{-MD} \c{-MD} option
20 \IR{-MF} \c{-MF} option
21 \IR{-MG} \c{-MG} option
22 \IR{-MP} \c{-MP} option
23 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
24 \IR{-MT} \c{-MT} option
25 \IR{-On} \c{-On} option
26 \IR{-P} \c{-P} option
27 \IR{-U} \c{-U} option
28 \IR{-X} \c{-X} option
29 \IR{-a} \c{-a} option
30 \IR{-d} \c{-d} option
31 \IR{-e} \c{-e} option
32 \IR{-f} \c{-f} option
33 \IR{-g} \c{-g} option
34 \IR{-i} \c{-i} option
35 \IR{-l} \c{-l} option
36 \IR{-o} \c{-o} option
37 \IR{-p} \c{-p} option
38 \IR{-s} \c{-s} option
39 \IR{-u} \c{-u} option
40 \IR{-v} \c{-v} option
41 \IR{-w} \c{-w} option
42 \IR{-y} \c{-y} option
43 \IR{-Z} \c{-Z} option
44 \IR{!=} \c{!=} operator
45 \IR{$, here} \c{$}, Here token
46 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
47 \IR{$$} \c{$$} token
48 \IR{%} \c{%} operator
49 \IR{%%} \c{%%} operator
50 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
51 \IA{%-1}{%+1}
52 \IR{%0} \c{%0} parameter count
53 \IR{&} \c{&} operator
54 \IR{&&} \c{&&} operator
55 \IR{*} \c{*} operator
56 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
57 \IR{/} \c{/} operator
58 \IR{//} \c{//} operator
59 \IR{<} \c{<} operator
60 \IR{<<} \c{<<} operator
61 \IR{<=} \c{<=} operator
62 \IR{<>} \c{<>} operator
63 \IR{=} \c{=} operator
64 \IR{==} \c{==} operator
65 \IR{>} \c{>} operator
66 \IR{>=} \c{>=} operator
67 \IR{>>} \c{>>} operator
68 \IR{?} \c{?} MASM syntax
69 \IR{^} \c{^} operator
70 \IR{^^} \c{^^} operator
71 \IR{|} \c{|} operator
72 \IR{||} \c{||} operator
73 \IR{~} \c{~} operator
74 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
75 \IA{%$$}{%$}
76 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
77 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
78 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
79 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
80 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
81 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
82 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
83 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
84 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
85 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
86 variables
87 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
88 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
89 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
90 \IR{autoconf} Autoconf
91 \IR{bin} bin
92 \IR{bitwise and} bitwise AND
93 \IR{bitwise or} bitwise OR
94 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
95 \IR{block ifs} block IFs
96 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
97 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
98 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
99 \IR{bsd} BSD
100 \IR{c calling convention} C calling convention
101 \IR{c symbol names} C symbol names
102 \IA{critical expressions}{critical expression}
103 \IA{command line}{command-line}
104 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
105 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
106 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
107 \IA{character constants}{character constant}
108 \IR{common object file format} Common Object File Format
109 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
110 in \c{elf}
111 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
112 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
113 \IR{declaring structure} declaring structures
114 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
115 \IR{devpac} DevPac
116 \IR{djgpp} DJGPP
117 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
118 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
119 \IR{dos} DOS
120 \IR{dos archive} DOS archive
121 \IR{dos source archive} DOS source archive
122 \IA{effective address}{effective addresses}
123 \IA{effective-address}{effective addresses}
124 \IR{elf} ELF
125 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
126 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
127 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
128 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
129 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
130 \IR{freebsd} FreeBSD
131 \IR{freelink} FreeLink
132 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
133 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
134 convention
135 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
136 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
137 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
138 \IR{got} GOT
139 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
140 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
141 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
142 \IR{intel number formats} Intel number formats
143 \IR{linux, elf} Linux, ELF
144 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
145 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
146 \IR{logical and} logical AND
147 \IR{logical or} logical OR
148 \IR{logical xor} logical XOR
149 \IR{masm} MASM
150 \IA{memory reference}{memory references}
151 \IR{minix} Minix
152 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
153 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
154 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
155 \IR{mmx registers} MMX registers
156 \IA{modr/m}{modr/m byte}
157 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
158 \IR{ms-dos} MS-DOS
159 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
160 \IR{multipush} \c{multipush} macro
161 \IR{nan} NaN
162 \IR{nasm version} NASM version
163 \IR{netbsd} NetBSD
164 \IR{omf} OMF
165 \IR{openbsd} OpenBSD
166 \IR{operating system} operating system
167 \IR{os/2} OS/2
168 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
169 \IR{passes} passes, assembly
170 \IR{perl} Perl
171 \IR{pic} PIC
172 \IR{pharlap} PharLap
173 \IR{plt} PLT
174 \IR{plt} \c{PLT} relocations
175 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
176 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
177 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
178 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
179 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
180 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
181 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
182 Object File Format
183 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
184 \IA{repeating}{repeating code}
185 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
186 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
187 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
188 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
189 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
190 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
191 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
192 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
193 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
194 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
195 \IR{shift command} \c{shift} command
196 \IA{sib}{sib byte}
197 \IR{sib byte} SIB byte
198 \IR{solaris x86} Solaris x86
199 \IA{standard section names}{standardized section names}
200 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
201 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
202 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
203 \IR{tlink} \c{TLINK}
204 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
205 \IR{unix} Unix
206 \IA{sco unix}{unix, sco}
207 \IR{unix, sco} Unix, SCO
208 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
209 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
210 \IA{unix system v}{unix, system v}
211 \IR{unix, system v} Unix, System V
212 \IR{unixware} UnixWare
213 \IR{val} VAL
214 \IR{version number of nasm} version number of NASM
215 \IR{visual c++} Visual C++
216 \IR{www page} WWW page
217 \IR{win32} Win32
218 \IR{win32} Win64
219 \IR{windows} Windows
220 \IR{windows 95} Windows 95
221 \IR{windows nt} Windows NT
222 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
223 \# \IC{program entry point}{start point, program}
224 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
225 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
226 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
229 \C{intro} Introduction
231 \H{whatsnew} Documentation Changes for Version 2.00
233 \S{p64Bit} 64-Bit Support
235 \b Writing 64-bit Code \k{64bit}
237 \b elf32 and elf64 output formats \k{elffmt}
239 \b win64 output format \k{win64fmt}
241 \b Numeric constants in DQ directive \k{db}
243 \b oword, do and reso \k{db}
245 \b Stack Relative Preprocessor Directives \k{stackrel}
247 \S{fpenhance} Floating Point Enhancements
249 \b 8-, 16- and 128-bit floating-point format \k{fltconst}
251 \b Floating-point option control \k{FLOAT}
253 \b Infinity and NaN \k{fltconst}
255 \S{elfenhance} ELF Enhancements
257 \b Symbol Visibility \k{elfglob}
259 \b Setting OSABI value in ELF header \k{abisect}
261 \b Debug Formats \k{elfdbg}
263 \S{cmdenhance} Command Line Options
265 \b Generate Makefile Dependencies \k{opt-MG}
267 \b Send Errors to a File \k{opt-Z}
269 \b Unlimited Optimization Passes \k{opt-On}
271 \S{oenhance} Other Enhancements
273 \b %IFN and %ELIFN \k{condasm}
275 \b Logical Negation Operator \c{!} \k{expmul}
277 \b Current BITS Mode \k{bitsm}
279 \b Use of \c{%+} \k{concat%+}
281 \H{whatsnasm} What Is NASM?
283 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed for
284 portability and modularity. It supports a range of object file
285 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF}, \c{Mach-O},
286 Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will also output plain
287 binary files. Its syntax is designed to be simple and easy to understand, similar
288 to Intel's but less complex. It supports from the upto and including \c{Pentium},
289 \c{P6}, \c{MMX}, \c{3DNow!}, \c{SSE}, \c{SSE2}, \c{SSE3} and \c{x64} opcodes. NASM has
290 a strong support for macro conventions.
293 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
295 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
296 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
297 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
298 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
300 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
301 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
303 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
304 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
305 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
306 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
307 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
308 it (properly.)
310 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
311 doesn't seem to have much (or any) documentation.
313 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
314 DOS.
316 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
317 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
318 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
319 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
320 It's expensive too. And it's DOS-only.
322 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
323 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
324 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
325 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
326 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
327 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
328 Again.
331 \S{legal} License Conditions
333 Please see the file \c{COPYING}, supplied as part of any NASM
334 distribution archive, for the \i{license} conditions under which you
335 may use NASM.  NASM is now under the so-called GNU Lesser General
336 Public License, LGPL.
339 \H{contact} Contact Information
341 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
342 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
343 (see below for the link).
344 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
346 NASM has a \i{WWW page} at
347 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}. If it's
348 not there, google for us!
351 The original authors are \i{e\-mail}able as
352 \W{mailto:jules@dsf.org.uk}\c{jules@dsf.org.uk} and
353 \W{mailto:anakin@pobox.com}\c{anakin@pobox.com}.
354 The latter is no longer involved in the development team.
356 \i{New releases} of NASM are uploaded to the official sites
357 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}
358 and to
359 \W{ftp://ftp.kernel.org/pub/software/devel/nasm/}\i\c{ftp.kernel.org}
361 \W{ftp://ibiblio.org/pub/Linux/devel/lang/assemblers/}\i\c{ibiblio.org}.
363 Announcements are posted to
364 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
365 \W{news:alt.lang.asm}\i\c{alt.lang.asm} and
366 \W{news:comp.os.linux.announce}\i\c{comp.os.linux.announce}
368 If you want information about NASM beta releases, and the current
369 development status, please subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list
370 by registering at
371 \W{http://sourceforge.net/projects/nasm}\c{http://sourceforge.net/projects/nasm}.
374 \H{install} Installation
376 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
378 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
379 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
380 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
381 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
383 The archive will contain a set of executable files: the NASM
384 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
385 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
386 RDOFF file format.
388 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
389 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
390 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
391 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
392 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
393 under other versions of Windows as well.)
395 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
396 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
397 so you can delete it if you need to save space; however, you may
398 want to keep the documentation or test programs.
400 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
401 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
402 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
403 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
404 the source archive.
406 Note that a number of files are generated from other files by Perl
407 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
408 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
409 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
410 documentation. It is possible future source distributions may not
411 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
412 platforms, including DOS and Windows, are available from
413 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
416 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
418 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
419 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
420 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
421 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
422 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
424 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
425 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
426 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
427 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
428 accordingly.
430 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
431 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
432 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
433 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
434 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
435 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
436 install the programs yourself.
438 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
439 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
440 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
441 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
444 \C{running} Running NASM
446 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
448 To assemble a file, you issue a command of the form
450 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
452 For example,
454 \c nasm -f elf myfile.asm
456 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
458 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
460 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
462 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
463 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
464 to give a listing file name, for example:
466 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
468 To get further usage instructions from NASM, try typing
470 \c nasm -h
472 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
473 are.
475 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
476 or \c{ELF}, type
478 \c file nasm
480 (in the directory in which you put the NASM binary when you
481 installed it). If it says something like
483 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
485 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
486 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
488 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
490 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
491 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
492 and are rare these days.)
494 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
495 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
496 messages.
499 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
501 NASM will normally choose the name of your output file for you;
502 precisely how it does this is dependent on the object file format.
503 For Microsoft object file formats (\i\c{obj} and \i\c{win32}), it
504 will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
505 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
506 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\i\c{aout},
507 \i\c{coff}, \i\c{elf}, \i\c{macho} and \i\c{as86}) it will substitute \c{.o}. For
508 \i\c{rdf}, it will use \c{.rdf}, and for the \i\c{bin} format it
509 will simply remove the extension, so that \c{myfile.asm} produces
510 the output file \c{myfile}.
512 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
513 has the same name as the input file, in which case it will give a
514 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
516 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
517 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
518 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
519 with the name you wish for the output file, either with or without
520 an intervening space. For example:
522 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
523 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
525 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
526 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-On}.
529 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
531 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
532 output file format for you itself. In the distribution versions of
533 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
534 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
535 choose what you want the default to be.
537 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
538 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
540 A complete list of the available output file formats can be given by
541 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
544 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
546 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
547 optional space) by a file name, NASM will generate a
548 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
549 code are listed on the left, and the actual source code, with
550 expansions of multi-line macros (except those which specifically
551 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
552 right. For example:
554 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
556 If a list file is selected, you may turn off listing for a 
557 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
558 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user 
559 form" (without the brackets). This can be used to list only 
560 sections of interest, avoiding excessively long listings.
563 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
565 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
566 This can be redirected to a file for further processing. For example:
568 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
571 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
573 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
574 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
575 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
576 dependency list without a prefix.
579 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
581 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
582 output to a file, rather than to stdout.  For example:
584 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
587 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
589 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
590 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
591 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
592 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
593 updated dependencies with every assembly session.  For example:
595 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
598 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
600 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
601 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
602 specified by the \c{-o} option.
605 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
607 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
608 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
609 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
610 quotable in Make.
613 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
615 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
616 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
617 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
618 file has been removed.
621 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
623 This option is used to select the format of the debug information emitted 
624 into the output file, to be used by a debugger (or \e{will} be). Use
625 of this switch does \e{not} enable output of the selected debug info format.
626 Use \c{-g}, see \k{opt-g}, to enable output.
628 A complete list of the available debug file formats for an output format
629 can be seen by issuing the command \i\c{nasm -f <format> -y}. (As of 2.00,
630 only "-f elf32", "-f elf64", "-f ieee", and "-f obj" provide debug information.) 
631 See \k{opt-y}.
633 This should not be confused with the "-f dbg" output format option which 
634 is not built into NASM by default. For information on how
635 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}
638 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
640 This option can be used to generate debugging information in the specified
641 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting 
642 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
643 If no debug information is currently implemented in the selected output 
644 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
647 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
649 This option can be used to select an error reporting format for any 
650 error messages that might be produced by NASM.
652 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
653 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is 
654 the default and looks like this:
656 \c filename.asm:65: error: specific error message 
658 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
659 error was detected, \c{65} is the source file line number on which 
660 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
661 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
662 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
664 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
665 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
667 \c filename.asm(65) : error: specific error message
669 where the only difference is that the line number is in parentheses
670 instead of being delimited by colons.  
672 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
674 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
676 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
677 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
678 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
679 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
680 example) you want to load them into an editor.
682 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
683 which causes errors to be sent to the specified files rather than
684 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
685 the errors into a file by typing
687 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
689 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
690 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
691 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
693 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
695 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
696 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
697 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
698 program, you can type:
700 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
702 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
705 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
707 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
708 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
709 search for the given file not only in the current directory, but also
710 in any directories specified on the command line by the use of the
711 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
712 library}, for example, by typing
714 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
716 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
717 optional).
719 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
720 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
721 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
722 prepended exactly as written to the name of the include file.
723 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
724 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
726 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
727 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
728 to search for the file \c{foobar.i}...)
730 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
731 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
732 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
733 \k{nasmenv}).
735 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
736 be specified as \c{-I}.
739 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
741 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
742 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
743 option. So running
745 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
747 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
748 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
750 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
751 option can also be specified as \c{-P}.
754 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
756 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
757 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
758 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
759 could code
761 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
763 as an alternative to placing the directive
765 \c %define FOO 100
767 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
768 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
769 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
770 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
771 \c{-dDEBUG}.
773 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
774 be specified as \c{-D}.
777 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
779 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
780 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
781 option specified earlier on the command lines.
783 For example, the following command line:
785 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
787 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
788 program. This is useful to override options specified at a different
789 point in a Makefile.
791 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
792 be specified as \c{-U}.
795 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
797 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
798 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
799 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
800 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
801 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
802 if the \c{-o} option is also used).
804 This option cannot be applied to programs which require the
805 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
806 which depend on the values of symbols: so code such as
808 \c %assign tablesize ($-tablestart)
810 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
812 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
813 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
814 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
816 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
818 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
819 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
820 completely and assume the compiler has already done it, to save time
821 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
822 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
823 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
826 \S{opt-On} The \i\c{-On} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}.
828 NASM defaults to being a two pass assembler. This means that if you
829 have a complex source file which needs more than 2 passes to assemble
830 optimally, you have to enable extra passes.
832 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out multiple passes.
833 The syntax is:
835 \b \c{-O0} strict two-pass assembly, JMP and Jcc are handled more
836         like v0.98, except that backward JMPs are short, if possible.
837         Immediate operands take their long forms if a short form is
838         not specified.
840 \b \c{-O1} strict two-pass assembly, but forward branches are assembled
841         with code guaranteed to reach; may produce larger code than
842         -O0, but will produce successful assembly more often if
843         branch offset sizes are not specified.
844         Additionally, immediate operands which will fit in a signed byte
845         are optimized, unless the long form is specified.
847 \b \c{-On} multi-pass optimization, minimize branch offsets; also will
848         minimize signed immediate bytes, overriding size specification
849         unless the \c{strict} keyword has been used (see \k{strict}).
850         The number specifies the maximum number of passes.  The more
851         passes, the better the code, but the slower is the assembly.
853 \b \c{-Ox} where \c{x} is the actual letter \c{x}, indicates to NASM
854         to do unlimited passes.
856 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
857 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
860 \S{opt-t} The \i\c{-t} option: Enable TASM Compatibility Mode
862 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
863 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
865 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
867 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
868 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
869 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
870 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
871 Note that you lose the ability to override the default address type for
872 the instruction.
874 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
875 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
876 \c{include}, \c{local})
878 \S{opt-w} The \i\c{-w} Option: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
880 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
881 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
882 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
883 conditions are reported like errors, but come up with the word
884 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
885 generating an output file and returning a success status to the
886 operating system.
888 Some conditions are even less severe than that: they are only
889 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
890 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
891 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
892 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
893 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
894 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
896 The \i{suppressible warning} classes are:
898 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
899 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
900 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
901 you might want to disable it.
903 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This 
904 warning class is enabled by default.
906 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
907 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
908 NASM does not warn about this somewhat obscure condition by default;
909 see \k{syntax} for an example of why you might want it to.
911 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
912 don't fit in 32 bits (for example, it's easy to type one too many Fs
913 and produce \c{0x7ffffffff} by mistake). This warning class is
914 enabled by default.
916 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations 
917 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this. 
918 This warning class is enabled by default.
920 \b In addition, warning classes may be enabled or disabled across 
921 sections of source code with \i\c{[warning +warning-name]} or 
922 \i\c{[warning -warning-name]}. No "user form" (without the 
923 brackets) exists. 
926 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
928 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
929 and the date on which it was compiled.
931 You will need the version number if you report a bug.
933 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
935 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available 
936 debug info formats for the given output format. The default format 
937 is indicated by an asterisk. For example:
939 \c nasm -f elf -y
941 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
942 \c   ('*' denotes default):
943 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
944 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
947 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
949 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append 
950 (respectively) the given argument to all \c{global} or
951 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix_} will prepend the 
952 underscore to all global and external variables, as C sometimes 
953 (but not always) likes it.
956 \S{nasmenv} The \c{NASMENV} \i{Environment} Variable
958 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
959 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
960 processed before the real command line. You can use this to define
961 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
962 options in the \c{NASMENV} variable.
964 The value of the variable is split up at white space, so that the
965 value \c{-s -ic:\\nasmlib} will be treated as two separate options.
966 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
967 what you might want, because it will be split at the space and the
968 NASM command-line processing will get confused by the two
969 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
971 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
972 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
973 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
974 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
975 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib} is equivalent to setting it to \c{-s
976 -ic:\\nasmlib}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
978 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
979 changed with version 0.98.31.
982 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
984 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
985 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
986 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
987 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
988 skipping this section.
991 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
993 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
994 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
995 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
996 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
997 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
998 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
999 will distinguish between labels differing only in case.
1002 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1004 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1005 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1006 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1007 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1008 if you declare, for example,
1010 \c foo     equ     1
1011 \c bar     dw      2
1013 then the two lines of code
1015 \c         mov     ax,foo
1016 \c         mov     ax,bar
1018 generate completely different opcodes, despite having
1019 identical-looking syntaxes.
1021 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1022 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1023 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1024 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1025 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1026 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1027 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1028 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1030 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1031 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1032 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1033 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1034 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1035 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1037 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1038 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1039 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1040 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1041 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1042 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1043 \e{everything} is a label.
1045 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1046 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1047 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1048 portion outside square brackets and another portion inside. The
1049 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1050 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1053 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1055 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1056 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1057 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1058 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1059 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1060 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1061 \c{mov word [var],2}.
1063 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1064 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1065 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1066 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1067 the strings being manipulated.
1070 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1072 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1073 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1074 choose to put in your segment registers, and will never
1075 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1078 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1080 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1081 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1082 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1083 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1084 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1085 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1086 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1087 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1088 track of which external variable definitions are far and which are
1089 near.
1092 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1094 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1095 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1096 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1097 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1099 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1100 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1101 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1102 on a misunderstanding by the authors.
1105 \S{qsother} Other Differences
1107 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1108 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1110 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1111 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1112 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1113 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1114 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1115 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1116 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1118 In addition to all of this, macros and directives work completely
1119 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1120 details.
1123 \C{lang} The NASM Language
1125 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1127 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1128 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1129 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1131 \c label:    instruction operands        ; comment
1133 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1134 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1135 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1136 presence and nature of the instruction field.
1138 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1139 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1140 backslash-ended line.
1142 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1143 have white space before them, or instructions may have no space
1144 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1145 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1146 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1147 valid source line which does nothing but define a label. Running
1148 NASM with the command-line option
1149 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1150 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1152 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1153 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1154 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1155 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1156 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1157 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1158 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1159 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1160 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of 
1161 an identifier is 4095 characters.
1163 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1164 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1165 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1166 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1167 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1168 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \c{A16},
1169 \c{A32}, \c{O16} and \c{O32} are provided - one example of their use
1170 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1171 override}segment register as an instruction prefix: coding
1172 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1173 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1174 syntactic features of the language, but for instructions such as
1175 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1176 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1177 \c{es lodsb}.
1179 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1180 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1181 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1183 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1184 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1186 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1187 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1188 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1189 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1190 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1191 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1193 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1194 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1195 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1196 \# Details of
1197 \# all forms of each supported instruction are given in
1198 \# \k{iref}.
1199 For example, you can code:
1201 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1202 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1204 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1205 \c         fadd    to st1          ; so does this
1207 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1208 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1209 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1212 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1214 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1215 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1216 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1217 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1218 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1219 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1220 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1221 prefix.
1224 \S{db} \c{DB} and friends: Declaring initialized Data
1226 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1227 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1228 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1229 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1231 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1232 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1233 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1234 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1235 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1236 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1237 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1238 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1239 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1240 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1241 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1242 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1243 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1245 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1248 \S{resb} \c{RESB} and friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1250 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1251 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1252 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1253 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1254 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1255 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1256 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1257 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1258 expression}: see \k{crit}.
1260 For example:
1262 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1263 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1264 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1265 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1267 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1269 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1270 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1271 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1272 directly into a game executable file. It can be called in one of
1273 these three ways:
1275 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1276 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1277 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1278 \c                                    ; actually include at most 512
1280 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1281 macro version searches for the file in the include file search path
1282 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1283 overridden if desired.
1286 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1288 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1289 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1290 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1291 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1292 example,
1294 \c message         db      'hello, world'
1295 \c msglen          equ     $-message
1297 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1298 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1299 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1300 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1301 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1302 and using the value of \c{$} at the point of reference. Note that
1303 the operand to an \c{EQU} is also a \i{critical expression}
1304 (\k{crit}).
1307 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1309 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1310 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1311 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1312 code
1314 \c zerobuf:        times 64 db 0
1316 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1317 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1318 \e{expression}, so you can do things like
1320 \c buffer: db      'hello, world'
1321 \c         times 64-$+buffer db ' '
1323 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1324 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1325 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1327 \c         times 100 movsb
1329 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1330 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1331 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1333 The operand to \c{TIMES}, like that of \c{EQU} and those of \c{RESB}
1334 and friends, is a critical expression (\k{crit}).
1336 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1337 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1338 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1339 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1340 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1343 \H{effaddr} Effective Addresses
1345 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1346 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1347 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1348 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1349 example:
1351 \c wordvar dw      123
1352 \c         mov     ax,[wordvar]
1353 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1354 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1356 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1357 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1359 More complicated effective addresses, such as those involving more
1360 than one register, work in exactly the same way:
1362 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1363 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1365 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1366 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1367 all right:
1369 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1370 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1372 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1373 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1374 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1375 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1376 generate the latter on the grounds that the former requires four
1377 bytes to store a zero offset.
1379 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1380 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1381 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1382 default segment registers.
1384 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1385 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1386 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1387 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1388 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1389 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1390 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1391 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1392 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1393 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1394 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1396 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1397 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1398 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1399 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1400 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1401 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1402 the offset to be lost.
1404 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1405 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1406 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1407 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1408 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1409 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1411 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1412 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1413 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1414 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1417 \H{const} \i{Constants}
1419 NASM understands four different types of constant: numeric,
1420 character, string and floating-point.
1423 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1425 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1426 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1427 suffix \c{H}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} for \i{hex}, \i{octal} and \i{binary},
1428 or you can prefix \c{0x} for hex in the style of C, or you can
1429 prefix \c{$} for hex in the style of Borland Pascal. Note, though,
1430 that the \I{$, prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on
1431 identifiers (see \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$}
1432 sign must have a digit after the \c{$} rather than a letter.
1434 Some examples:
1436 \c         mov     ax,100          ; decimal
1437 \c         mov     ax,0a2h         ; hex
1438 \c         mov     ax,$0a2         ; hex again: the 0 is required
1439 \c         mov     ax,0xa2         ; hex yet again
1440 \c         mov     ax,777q         ; octal
1441 \c         mov     ax,777o         ; octal again
1442 \c         mov     ax,10010011b    ; binary
1445 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1447 A character constant consists of up to four characters enclosed in
1448 either single or double quotes. The type of quote makes no
1449 difference to NASM, except of course that surrounding the constant
1450 with single quotes allows double quotes to appear within it and vice
1451 versa.
1453 A character constant with more than one character will be arranged
1454 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1456 \c           mov eax,'abcd'
1458 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1459 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1460 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1461 the sense of character constants understood by the Pentium's
1462 \i\c{CPUID} instruction.
1463 \# (see \k{insCPUID})
1466 \S{strconst} String Constants
1468 String constants are only acceptable to some pseudo-instructions,
1469 namely the \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB}
1470 family and \i\c{INCBIN}.
1472 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1473 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1474 for the conditions. So the following are equivalent:
1476 \c       db    'hello'               ; string constant
1477 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1479 And the following are also equivalent:
1481 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1482 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1483 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1485 Note that when used as operands to the \c{DB} family
1486 pseudo-instructions, quoted strings are treated as a string constants
1487 even if they are short enough to be a character constant, because
1488 otherwise \c{db 'ab'} would have the same effect as \c{db 'a'}, which
1489 would be silly. Similarly, three-character or four-character constants
1490 are treated as strings when they are operands to \c{DW}, and so forth.
1493 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1495 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1496 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1497 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1498 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1499 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1500 \i\c{__float128h__}.
1502 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1503 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1504 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1505 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1506 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.  NASM also
1507 support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x}, hexadecimal
1508 digits, period, optionally more hexadeximal digits, then optionally a
1509 \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent in decimal
1510 notation.
1512 Some examples:
1514 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1515 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1516 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1517 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1518 \c       dq    1.e10                   ; 10,000,000,000
1519 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1520 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1521 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1522 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1524 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1525 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1526 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1527 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1528 called a "\i{minifloat}."
1530 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1531 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1532 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1533 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1534 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1535 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1536 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1537 floating-point number, respectively.
1539 For example:
1541 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1543 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1544 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1546 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1548 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1549 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1550 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1551 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1552 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1553 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1554 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1555 of floating-point routines, which would significantly increase the
1556 size of the assembler for very little benefit.
1558 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1559 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1560 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1561 respectively.  These are normally used as macros:
1563 \c %define Inf __Infinity__
1564 \c %define NaN __QNaN__
1566 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1568 \H{expr} \i{Expressions}
1570 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1571 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1572 appropriate size.
1574 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1575 calculations to involve the current assembly position: the
1576 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1577 position at the beginning of the line containing the expression; so
1578 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1579 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1580 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1582 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1583 increasing order of \i{precedence}.
1586 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1588 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1589 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1590 arithmetic operator supported by NASM.
1593 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1595 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1598 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1600 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1603 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1605 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1606 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1607 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1608 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1609 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1612 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1613 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1615 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1616 subtraction.
1619 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1620 \i{Multiplication} and \i{Division}
1622 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1623 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1624 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1625 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1626 \i{signed modulo} operators respectively.
1628 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1629 operation of the signed modulo operator.
1631 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1632 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1633 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1636 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1637 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1639 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1640 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1641 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1642 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1643 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1644 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1647 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1649 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1650 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1651 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1652 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1654 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1655 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1656 the symbol makes sense. So the code
1658 \c         mov     ax,seg symbol
1659 \c         mov     es,ax
1660 \c         mov     bx,symbol
1662 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1664 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1665 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1666 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1667 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1668 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1670 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1671 \c         mov     es,ax
1672 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1674 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1675 pointer to the symbol \c{symbol}.
1677 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1678 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1679 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1680 could code either of
1682 \c         call    (seg procedure):procedure
1683 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1685 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1686 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1687 practice.)
1689 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1690 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1691 to \c{CALL} in these examples.
1693 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1694 must code
1696 \c         dw      symbol, seg symbol
1698 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1699 invent one using the macro processor.
1702 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1704 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1705 \k{opt-On}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1706 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD} or \c{YWORD}), but will
1707 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1708 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1709 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1710 in \c{BITS 16} mode,
1712 \c         push dword 33
1714 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1716 \c         push strict dword 33
1718 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1719 21 00 00 00}.
1721 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1722 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1725 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1727 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1728 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1729 called \e{Critical Expressions}.
1731 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1732 code and data, so that the second pass, when generating all the
1733 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1734 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1735 symbol declared after the code in question. For example,
1737 \c         times (label-$) db 0
1738 \c label:  db      'Where am I?'
1740 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1741 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1742 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1743 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1744 code
1746 \c         times (label-$+1) db 0
1747 \c label:  db      'NOW where am I?'
1749 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1750 wrong!
1752 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1753 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1754 value is required to be computable in the first pass, and which must
1755 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1756 the \c{TIMES} prefix is a critical expression; for the same reason,
1757 the arguments to the \i\c{RESB} family of pseudo-instructions are
1758 also critical expressions.
1760 Critical expressions can crop up in other contexts as well: consider
1761 the following code.
1763 \c                 mov     ax,symbol1
1764 \c symbol1         equ     symbol2
1765 \c symbol2:
1767 On the first pass, NASM cannot determine the value of \c{symbol1},
1768 because \c{symbol1} is defined to be equal to \c{symbol2} which NASM
1769 hasn't seen yet. On the second pass, therefore, when it encounters
1770 the line \c{mov ax,symbol1}, it is unable to generate the code for
1771 it because it still doesn't know the value of \c{symbol1}. On the
1772 next line, it would see the \i\c{EQU} again and be able to determine
1773 the value of \c{symbol1}, but by then it would be too late.
1775 NASM avoids this problem by defining the right-hand side of an
1776 \c{EQU} statement to be a critical expression, so the definition of
1777 \c{symbol1} would be rejected in the first pass.
1779 There is a related issue involving \i{forward references}: consider
1780 this code fragment.
1782 \c         mov     eax,[ebx+offset]
1783 \c offset  equ     10
1785 NASM, on pass one, must calculate the size of the instruction \c{mov
1786 eax,[ebx+offset]} without knowing the value of \c{offset}. It has no
1787 way of knowing that \c{offset} is small enough to fit into a
1788 one-byte offset field and that it could therefore get away with
1789 generating a shorter form of the \i{effective-address} encoding; for
1790 all it knows, in pass one, \c{offset} could be a symbol in the code
1791 segment, and it might need the full four-byte form. So it is forced
1792 to compute the size of the instruction to accommodate a four-byte
1793 address part. In pass two, having made this decision, it is now
1794 forced to honour it and keep the instruction large, so the code
1795 generated in this case is not as small as it could have been. This
1796 problem can be solved by defining \c{offset} before using it, or by
1797 forcing byte size in the effective address by coding \c{[byte
1798 ebx+offset]}.
1800 Note that use of the \c{-On} switch (with n>=2) makes some of the above
1801 no longer true (see \k{opt-On}).
1803 \H{locallab} \i{Local Labels}
1805 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1806 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1807 label, which means that it is associated with the previous non-local
1808 label. So, for example:
1810 \c label1  ; some code
1812 \c .loop
1813 \c         ; some more code
1815 \c         jne     .loop
1816 \c         ret
1818 \c label2  ; some code
1820 \c .loop
1821 \c         ; some more code
1823 \c         jne     .loop
1824 \c         ret
1826 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1827 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1828 are kept separate by virtue of each being associated with the
1829 previous non-local label.
1831 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1832 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1833 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1834 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1835 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1836 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1837 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1838 to, you could write
1840 \c label3  ; some more code
1841 \c         ; and some more
1843 \c         jmp label1.loop
1845 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1846 define a label which can be referenced from anywhere but which
1847 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1848 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1849 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1850 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1851 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1852 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1853 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1854 to the local label mechanism. So you could code
1856 \c label1:                         ; a non-local label
1857 \c .local:                         ; this is really label1.local
1858 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1859 \c label2:                         ; another non-local label
1860 \c .local:                         ; this is really label2.local
1862 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1864 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1865 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1866 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}).
1869 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1871 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1872 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1873 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1874 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1875 sign.
1877 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1878 character into a single line.  Thus:
1880 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1881 \c         THIS_VALUE
1883 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1884 sequence.
1886 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1888 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1890 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1891 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1892 things like
1894 \c %define ctrl    0x1F &
1895 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1897 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1899 which will expand to
1901 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1903 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1904 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1905 not at definition time. Thus the code
1907 \c %define a(x)    1+b(x)
1908 \c %define b(x)    2*x
1910 \c         mov     ax,a(8)
1912 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1913 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1915 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1916 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1917 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1918 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1919 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1920 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1921 \c{bar}.
1923 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1924 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
1925 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
1926 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
1927 Hence, if you code
1929 \c %define a(x)    1+a(x)
1931 \c         mov     ax,a(3)
1933 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
1934 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
1935 for an example of its use.
1937 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
1938 macros: if you write
1940 \c %define foo(x)   1+x
1941 \c %define foo(x,y) 1+x*y
1943 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
1944 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
1945 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
1946 you define
1948 \c %define foo bar
1950 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
1951 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
1952 \e{with} parameters, and vice versa.
1954 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
1955 perfectly well define a macro with
1957 \c %define foo bar
1959 and then re-define it later in the same source file with
1961 \c %define foo baz
1963 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
1964 according to the most recent definition. This is particularly useful
1965 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
1967 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
1968 the NASM command line: see \k{opt-d}.
1971 \S{xdefine} Enhancing %define: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
1973 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
1974 time that it is embedded, as opposed to when the calling macro is
1975 expanded, you need a different mechanism to the one offered by
1976 \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or it's
1977 \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
1979 Suppose you have the following code:
1981 \c %define  isTrue  1
1982 \c %define  isFalse isTrue
1983 \c %define  isTrue  0
1985 \c val1:    db      isFalse
1987 \c %define  isTrue  1
1989 \c val2:    db      isFalse
1991 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
1992 This is because, when a single-line macro is defined using
1993 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
1994 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
1995 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
1996 time it is 1.
1998 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
1999 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2000 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2002 \c %xdefine isTrue  1
2003 \c %xdefine isFalse isTrue
2004 \c %xdefine isTrue  0
2006 \c val1:    db      isFalse
2008 \c %xdefine isTrue  1
2010 \c val2:    db      isFalse
2012 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2013 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2014 the time that \c{isFalse} was defined.
2017 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2019 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2020 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2021 several similar macros that perform similar functions.
2023 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2024 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2026 As an example, consider the following:
2028 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2030 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2031 \c         .COM1addr       RESW    1
2032 \c         .COM2addr       RESW    1
2033 \c         ; ..and so on
2034 \c endstruc
2036 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2037 we can end up with:
2039 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2040 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2042 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2043 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2045 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2047 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2049 Now the above code can be written as:
2051 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2052 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2054 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2055 in turn, reduce typing errors).
2058 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2060 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2061 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2062 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2063 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2064 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2065 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2067 For example:
2069 \c %idefine Foo mov %?,%??
2071 \c         foo
2072 \c         FOO
2074 will expand to:
2076 \c         mov foo,Foo
2077 \c         mov FOO,Foo
2079 The sequence:
2081 \c %idefine keyword $%?
2083 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2084 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2086 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2088 \S{undef} Undefining macros: \i\c{%undef}
2090 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} command.  For
2091 example, the following sequence:
2093 \c %define foo bar
2094 \c %undef  foo
2096 \c         mov     eax, foo
2098 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2099 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2101 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2102 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2103 \k{opt-u}.
2106 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2108 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2109 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2110 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2111 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2113 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2114 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2115 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2116 \c{%assign} directive is processed.
2118 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2119 later, so you can do things like
2121 \c %assign i i+1
2123 to increment the numeric value of a macro.
2125 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2126 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2127 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2129 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2130 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2131 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2132 involving a register).
2135 \H{strlen} \i{String Handling in Macros}: \i\c{%strlen} and \i\c{%substr}
2137 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2138 supports two simple string handling macro operators from which
2139 more complex operations can be constructed.
2142 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2144 The \c{%strlen} macro is like \c{%assign} macro in that it creates
2145 (or redefines) a numeric value to a macro. The difference is that
2146 with \c{%strlen}, the numeric value is the length of a string. An
2147 example of the use of this would be:
2149 \c %strlen charcnt 'my string'
2151 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2152 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2153 was a literal string but it could also have been a single-line
2154 macro that expands to a string, as in the following example:
2156 \c %define sometext 'my string'
2157 \c %strlen charcnt sometext
2159 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2160 assigned the value of 9.
2163 \S{substr} \i{Sub-strings}: \i\c{%substr}
2165 Individual letters in strings can be extracted using \c{%substr}.
2166 An example of its use is probably more useful than the description:
2168 \c %substr mychar  'xyz' 1         ; equivalent to %define mychar 'x'
2169 \c %substr mychar  'xyz' 2         ; equivalent to %define mychar 'y'
2170 \c %substr mychar  'xyz' 3         ; equivalent to %define mychar 'z'
2172 In this example, mychar gets the value of 'y'. As with \c{%strlen}
2173 (see \k{strlen}), the first parameter is the single-line macro to
2174 be created and the second is the string. The third parameter
2175 specifies which character is to be selected. Note that the first
2176 index is 1, not 0 and the last index is equal to the value that
2177 \c{%strlen} would assign given the same string. Index values out
2178 of range result in an empty string.
2181 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2183 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2184 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2185 this.
2187 \c %macro  prologue 1
2189 \c         push    ebp
2190 \c         mov     ebp,esp
2191 \c         sub     esp,%1
2193 \c %endmacro
2195 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2196 invoke the macro with a call such as
2198 \c myfunc:   prologue 12
2200 which would expand to the three lines of code
2202 \c myfunc: push    ebp
2203 \c         mov     ebp,esp
2204 \c         sub     esp,12
2206 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2207 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2208 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2209 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2210 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2211 \c{%3} and so on.
2213 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2214 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2216 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2217 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2218 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2219 things like
2221 \c %macro  silly 2
2223 \c     %2: db      %1
2225 \c %endmacro
2227 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2228 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2229 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2232 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2234 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2235 defining the same macro name several times with different numbers of
2236 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2237 parameters at all. So you could define
2239 \c %macro  prologue 0
2241 \c         push    ebp
2242 \c         mov     ebp,esp
2244 \c %endmacro
2246 to define an alternative form of the function prologue which
2247 allocates no local stack space.
2249 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2250 instruction; for example, you might want to define
2252 \c %macro  push 2
2254 \c         push    %1
2255 \c         push    %2
2257 \c %endmacro
2259 so that you could code
2261 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2262 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2264 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2265 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2266 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2267 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2268 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2269 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2272 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2274 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2275 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2276 calling the same macro multiple times will use a different label
2277 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2278 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2279 flag is set by doing this:
2281 \c %macro  retz 0
2283 \c         jnz     %%skip
2284 \c         ret
2285 \c     %%skip:
2287 \c %endmacro
2289 You can call this macro as many times as you want, and every time
2290 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2291 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2292 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2293 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2294 interfering with the local label mechanism, as described in
2295 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2296 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2297 they interfere with macro-local labels.
2300 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2302 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2303 command line into one parameter definition, possibly after
2304 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2305 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2306 you might want to be able to write
2308 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2310 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2311 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2312 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2313 the last defined one along with the separating commas. So if you
2314 code:
2316 \c %macro  writefile 2+
2318 \c         jmp     %%endstr
2319 \c   %%str:        db      %2
2320 \c   %%endstr:
2321 \c         mov     dx,%%str
2322 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2323 \c         mov     bx,%1
2324 \c         mov     ah,0x40
2325 \c         int     0x21
2327 \c %endmacro
2329 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2330 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2331 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2332 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2333 \c{db}.
2335 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2336 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2337 \c{%macro} line.
2339 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2340 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2341 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2342 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2343 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2344 into account when overloading macros, and will not allow you to
2345 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2346 example).
2348 Of course, the above macro could have been implemented as a
2349 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2350 look like
2352 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2354 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2355 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2356 definition.
2358 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2361 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2363 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2364 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2365 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2367 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2369 \c         writefile 2,%1
2370 \c         mov     ax,0x4c01
2371 \c         int     0x21
2373 \c %endmacro
2375 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2376 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2377 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2378 called with no parameters, in which case it will use the default
2379 error message supplied in the macro definition.
2381 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2382 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2383 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2384 optional ones. So if a macro definition began with the line
2386 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2388 then it could be called with between one and three parameters, and
2389 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2390 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2391 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2393 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2394 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2395 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2396 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2397 parameters were really passed to the macro call.
2399 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2400 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2401 and more useful, by changing the first line of the definition to
2403 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2405 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2406 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2407 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2410 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2412 For a macro which can take a variable number of parameters, the
2413 parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2414 number of parameters passed to the macro. This can be used as an
2415 argument to \c{%rep} (see \k{rep}) in order to iterate through all
2416 the parameters of a macro. Examples are given in \k{rotate}.
2419 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2421 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2422 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2423 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2424 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2425 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2426 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2428 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2429 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2430 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2431 argument list reappear on the right, and vice versa.
2433 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2434 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2435 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2436 parameters are rotated to the right.
2438 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2439 restore a set of registers might work as follows:
2441 \c %macro  multipush 1-*
2443 \c   %rep  %0
2444 \c         push    %1
2445 \c   %rotate 1
2446 \c   %endrep
2448 \c %endmacro
2450 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2451 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2452 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2453 one place to the left, so that the original second argument is now
2454 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2455 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2456 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2458 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2459 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2460 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2462 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2463 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2464 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2465 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2466 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2467 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2468 order from the one in which they were pushed.
2470 This can be done by the following definition:
2472 \c %macro  multipop 1-*
2474 \c   %rep %0
2475 \c   %rotate -1
2476 \c         pop     %1
2477 \c   %endrep
2479 \c %endmacro
2481 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2482 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2483 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2484 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2485 iterated through in reverse order.
2488 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2490 NASM can concatenate macro parameters on to other text surrounding
2491 them. This allows you to declare a family of symbols, for example,
2492 in a macro definition. If, for example, you wanted to generate a
2493 table of key codes along with offsets into the table, you could code
2494 something like
2496 \c %macro keytab_entry 2
2498 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2499 \c                 db      %2
2501 \c %endmacro
2503 \c keytab:
2504 \c           keytab_entry F1,128+1
2505 \c           keytab_entry F2,128+2
2506 \c           keytab_entry Return,13
2508 which would expand to
2510 \c keytab:
2511 \c keyposF1        equ     $-keytab
2512 \c                 db     128+1
2513 \c keyposF2        equ     $-keytab
2514 \c                 db      128+2
2515 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2516 \c                 db      13
2518 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2519 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2521 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2522 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2523 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2524 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2525 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2526 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2527 (literal text to be concatenated to the parameter).
2529 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2530 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2531 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2532 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2533 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2534 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2535 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2536 real names of macro-local labels means that the two usages
2537 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2538 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2541 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2543 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2544 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2545 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2546 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2547 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2548 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2549 condition code.
2551 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2552 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2553 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2554 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2556 \c %macro  retc 1
2558 \c         j%-1    %%skip
2559 \c         ret
2560 \c   %%skip:
2562 \c %endmacro
2564 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2565 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2566 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2567 \c{JPE}.
2569 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2570 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2571 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2572 because no inverse condition code exists.
2575 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2577 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2578 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2579 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2580 see which instructions in the macro expansion are generating what
2581 code; however, for some macros this clutters the listing up
2582 unnecessarily.
2584 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2585 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2586 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2587 the number of parameters, like this:
2589 \c %macro foo 1.nolist
2591 Or like this:
2593 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2595 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2597 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2598 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2599 syntax of this feature looks like this:
2601 \c %if<condition>
2602 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2603 \c %elif<condition2>
2604 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2605 \c %else
2606 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2607 \c %endif
2609 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2611 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2612 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2615 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2616 single-line macro existence}
2618 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2619 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2620 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2621 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2623 For example, when debugging a program, you might want to write code
2624 such as
2626 \c           ; perform some function
2627 \c %ifdef DEBUG
2628 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2629 \c %endif
2630 \c           ; go and do something else
2632 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2633 version of the program which produced debugging messages, and remove
2634 the option to generate the final release version of the program.
2636 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2637 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2638 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2639 \i\c{%elifndef}.
2642 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2643 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2645 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2646 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2648 For example, you may be working with a large project and not have control
2649 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2650 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2651 does exist.
2653 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2654 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2656 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2658 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2660 \c %else
2662 \c      %macro MyMacro 1-3
2664 \c              ; insert code to define the macro
2666 \c      %endmacro
2668 \c %endif
2670 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2671 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2672 conflict.
2674 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2675 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2676 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2679 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2680 stack}
2682 The conditional-assembly construct \c{%ifctx ctxname} will cause the
2683 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2684 the preprocessor's context stack has the name \c{ctxname}. As with
2685 \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2686 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2688 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2689 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2692 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2693 arbitrary numeric expressions}
2695 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2696 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2697 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2698 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2699 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2701 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2702 a critical expression (see \k{crit}).
2704 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2705 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2706 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2707 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2708 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2709 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2710 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2711 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2712 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2713 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2714 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2715 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2716 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2717 for true and 0 for false.
2719 Like most other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2720 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2722 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2723 Identity\I{testing, exact text identity}
2725 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2726 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2727 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2728 Differences in white space are not counted.
2730 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2732 For example, the following macro pushes a register or number on the
2733 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2735 \c %macro  pushparam 1
2737 \c   %ifidni %1,ip
2738 \c         call    %%label
2739 \c   %%label:
2740 \c   %else
2741 \c         push    %1
2742 \c   %endif
2744 \c %endmacro
2746 Like most other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2747 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2748 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2749 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2751 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
2752 Types\I{testing, token types}
2754 Some macros will want to perform different tasks depending on
2755 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
2756 example, a string output macro might want to be able to cope with
2757 being passed either a string constant or a pointer to an existing
2758 string.
2760 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
2761 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
2762 the first token in the parameter exists and is an identifier.
2763 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
2764 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
2766 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2767 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
2769 \c %macro writefile 2-3+
2771 \c   %ifstr %2
2772 \c         jmp     %%endstr
2773 \c     %if %0 = 3
2774 \c       %%str:    db      %2,%3
2775 \c     %else
2776 \c       %%str:    db      %2
2777 \c     %endif
2778 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
2779 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
2780 \c   %else
2781 \c                 mov     dx,%2
2782 \c                 mov     cx,%3
2783 \c   %endif
2784 \c                 mov     bx,%1
2785 \c                 mov     ah,0x40
2786 \c                 int     0x21
2788 \c %endmacro
2790 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
2791 the following two ways:
2793 \c         writefile [file], strpointer, length
2794 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
2796 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
2797 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
2798 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
2799 it itself and works out the address and length for itself.
2801 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
2802 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
2803 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
2804 which case, all but the first two would be lumped together into
2805 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
2807 \I\c{%ifnid}\I\c{%elifid}\I\c{%elifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%elifnum}
2808 \I\c{%elifnnum}\I\c{%ifnstr}\I\c{%elifstr}\I\c{%elifnstr}
2809 The usual \c{%elifXXX}, \c{%ifnXXX} and \c{%elifnXXX} versions exist
2810 for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
2812 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test For A Single Token
2814 Some macros will want to do different things depending on if it is
2815 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
2816 versus a multi-token sequence.
2818 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
2819 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
2820 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
2822 For example, \c{1} will assemble the subsequent code, but \c{-1} will
2823 not (\c{-} being an operator.)
2825 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
2826 variants are also provided.
2828 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test For Empty Expansion
2830 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
2831 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
2832 any tokens at all, whitespace excepted.
2834 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
2835 variants are also provided.
2837 \S{pperror} \i\c{%error}: Reporting \i{User-Defined Errors}
2839 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
2840 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
2841 try to assemble your source files, you can ensure that they define
2842 the right macros by means of code like this:
2844 \c %ifdef SOME_MACRO
2845 \c     ; do some setup
2846 \c %elifdef SOME_OTHER_MACRO
2847 \c     ; do some different setup
2848 \c %else
2849 \c     %error Neither SOME_MACRO nor SOME_OTHER_MACRO was defined.
2850 \c %endif
2852 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
2853 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
2854 having to wait until the program crashes on being run and then not
2855 knowing what went wrong.
2858 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
2860 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
2861 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
2862 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
2863 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
2865 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
2866 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
2867 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
2868 replicated as many times as specified by the preprocessor:
2870 \c %assign i 0
2871 \c %rep    64
2872 \c         inc     word [table+2*i]
2873 \c %assign i i+1
2874 \c %endrep
2876 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
2877 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
2878 \c{[table+126]}.
2880 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
2881 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
2882 terminate the loop, like this:
2884 \c fibonacci:
2885 \c %assign i 0
2886 \c %assign j 1
2887 \c %rep 100
2888 \c %if j > 65535
2889 \c     %exitrep
2890 \c %endif
2891 \c         dw j
2892 \c %assign k j+i
2893 \c %assign i j
2894 \c %assign j k
2895 \c %endrep
2897 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
2899 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
2900 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
2901 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
2902 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
2903 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
2904 be gradually used up and other applications to start crashing.
2907 \H{files} Source Files and Dependencies
2909 These commands allow you to split your sources into multiple files.
2911 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files} 
2913 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
2914 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
2915 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
2917 \c %include "macros.mac"
2919 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
2920 file containing the \c{%include} directive.
2922 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
2923 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
2924 opposed to the location of the NASM executable or the location of
2925 the source file), plus any directories specified on the NASM command
2926 line using the \c{-i} option.
2928 The standard C idiom for preventing a file being included more than
2929 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
2930 the form
2932 \c %ifndef MACROS_MAC
2933 \c     %define MACROS_MAC
2934 \c     ; now define some macros
2935 \c %endif
2937 then including the file more than once will not cause errors,
2938 because the second time the file is included nothing will happen
2939 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
2941 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
2942 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
2943 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
2946 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
2948 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
2949 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
2950 be the include-path-resolved verson of the filename, if the file
2951 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
2953 For example,
2955 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
2957 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
2958 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
2961 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
2963 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
2964 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
2965 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
2967 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
2968 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
2969 \c{INCBIN} directive looks like:
2971 \c %imacro incbin 1-2+ 0
2972 \c %pathsearch dep %1
2973 \c %depend dep
2974 \c         incbin dep,%2
2975 \c %endmacro
2977 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
2978 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
2979 assembler-level \c{INCBIN} directive.
2981 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
2983 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
2984 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
2985 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
2986 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
2987 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
2988 had defined. However, for such a macro you would also want to be
2989 able to nest these loops.
2991 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
2992 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
2993 characterized by a name. You add a new context to the stack using
2994 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
2995 define labels that are local to a particular context on the stack.
2998 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
2999 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3001 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3002 on the top of the context stack. \c{%push} requires one argument,
3003 which is the name of the context. For example:
3005 \c %push    foobar
3007 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can
3008 have several contexts on the stack with the same name: they can
3009 still be distinguished.
3011 The directive \c{%pop}, requiring no arguments, removes the top
3012 context from the context stack and destroys it, along with any
3013 labels associated with it.
3016 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3018 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3019 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3020 is used to define a label which is local to the context on the top
3021 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3022 above could be implemented by means of:
3024 \c %macro repeat 0
3026 \c     %push   repeat
3027 \c     %$begin:
3029 \c %endmacro
3031 \c %macro until 1
3033 \c         j%-1    %$begin
3034 \c     %pop
3036 \c %endmacro
3038 and invoked by means of, for example,
3040 \c         mov     cx,string
3041 \c         repeat
3042 \c         add     cx,3
3043 \c         scasb
3044 \c         until   e
3046 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3047 in \c{AL}.
3049 If you need to define, or access, labels local to the context
3050 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3051 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3054 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3056 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3057 a particular context, in just the same way:
3059 \c %define %$localmac 3
3061 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3062 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3063 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3066 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3068 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3069 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3070 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3071 have the side effect of destroying all context-local labels and
3072 macros associated with the context that was just popped.
3074 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3075 with a different name, without touching the associated macros and
3076 labels. So you could replace the destructive code
3078 \c %pop
3079 \c %push   newname
3081 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3084 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3086 This example makes use of almost all the context-stack features,
3087 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3088 implement a block IF statement as a set of macros.
3090 \c %macro if 1
3092 \c     %push if
3093 \c     j%-1  %$ifnot
3095 \c %endmacro
3097 \c %macro else 0
3099 \c   %ifctx if
3100 \c         %repl   else
3101 \c         jmp     %$ifend
3102 \c         %$ifnot:
3103 \c   %else
3104 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3105 \c   %endif
3107 \c %endmacro
3109 \c %macro endif 0
3111 \c   %ifctx if
3112 \c         %$ifnot:
3113 \c         %pop
3114 \c   %elifctx      else
3115 \c         %$ifend:
3116 \c         %pop
3117 \c   %else
3118 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3119 \c   %endif
3121 \c %endmacro
3123 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3124 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3125 that the macros are issued in the right order (for example, not
3126 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3127 not.
3129 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3130 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3131 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3132 to do different things depending on whether the context on top of
3133 the stack is \c{if} or \c{else}.
3135 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3136 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3137 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3138 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3139 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3141 A sample usage of these macros might look like:
3143 \c         cmp     ax,bx
3145 \c         if ae
3146 \c                cmp     bx,cx
3148 \c                if ae
3149 \c                        mov     ax,cx
3150 \c                else
3151 \c                        mov     ax,bx
3152 \c                endif
3154 \c         else
3155 \c                cmp     ax,cx
3157 \c                if ae
3158 \c                        mov     ax,cx
3159 \c                endif
3161 \c         endif
3163 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3164 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3165 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3166 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3169 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3171 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3172 when it starts to process any source file. If you really need a
3173 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3174 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3175 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3177 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3178 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3179 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3180 described here.
3183 \S{stdmacver} \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3184 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__}: \i{NASM Version}
3186 The single-line macros \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3187 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3188 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3189 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3190 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3191 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3192 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3195 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3197 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3198 representing the full version number of the version of nasm being used.
3199 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3200 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3201 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3202 would be equivalent to:
3204 \c         dd      0x00622001
3208 \c         db      1,32,98,0
3210 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3211 line is used just to give an indication of the order that the separate
3212 values will be present in memory.
3215 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3217 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3218 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3220 \c         db      __NASM_VER__
3222 would expand to
3224 \c         db      "0.98.32"
3227 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3229 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3230 name and line number containing the current instruction. The macro
3231 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3232 current input file (which may change through the course of assembly
3233 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3234 numeric constant giving the current line number in the input file.
3236 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3237 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3238 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3239 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3240 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3241 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3242 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3243 here'. You could then write a macro
3245 \c %macro  notdeadyet 0
3247 \c         push    eax
3248 \c         mov     eax,__LINE__
3249 \c         call    stillhere
3250 \c         pop     eax
3252 \c %endmacro
3254 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3255 find the crash point.
3257 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3259 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3260 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3261 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3262 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3263 mode-dependent macros.
3265 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3267 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3268 assembly session.
3270 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3271 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3272 respectively.)
3274 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3275 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3276 \c{HHMMSS} respectively.
3278 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3279 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3280 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3281 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3283 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3284 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3285 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3286 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3287 undefined.
3289 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3290 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3291 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3292 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3293 local time as if it was UTC.
3295 All instances of time and date macros in the same assembly session
3296 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3297 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3298 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3299 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3300 clock:
3302 \c __DATE__             "2010-01-01"
3303 \c __TIME__             "00:00:42"
3304 \c __DATE_NUM__         20100101
3305 \c __TIME_NUM__         000042
3306 \c __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3307 \c __UTC_TIME__         "21:00:42"
3308 \c __UTC_DATE_NUM__     20091231
3309 \c __UTC_TIME_NUM__     210042
3310 \c __POSIX_TIME__       1262293242
3312 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3314 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3315 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3316 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3317 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3319 \c{STRUC} takes one parameter, which is the name of the data type.
3320 This name is defined as a symbol with the value zero, and also has
3321 the suffix \c{_size} appended to it and is then defined as an
3322 \c{EQU} giving the size of the structure. Once \c{STRUC} has been
3323 issued, you are defining the structure, and should define fields
3324 using the \c{RESB} family of pseudo-instructions, and then invoke
3325 \c{ENDSTRUC} to finish the definition.
3327 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3328 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3330 \c struc   mytype
3332 \c   mt_long:      resd    1
3333 \c   mt_word:      resw    1
3334 \c   mt_byte:      resb    1
3335 \c   mt_str:       resb    32
3337 \c endstruc
3339 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3340 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3341 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3342 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3344 The reason why the structure type name is defined at zero is a side
3345 effect of allowing structures to work with the local label
3346 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3347 more than one structure, you can define the above structure like this:
3349 \c struc mytype
3351 \c   .long:        resd    1
3352 \c   .word:        resw    1
3353 \c   .byte:        resb    1
3354 \c   .str:         resb    32
3356 \c endstruc
3358 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3359 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3361 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3362 support any form of period notation to refer to the elements of a
3363 structure once you have one (except the above local-label notation),
3364 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3365 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3366 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3367 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3370 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3371 \i{Instances of Structures}
3373 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3374 to do is to declare instances of that structure in your data
3375 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3376 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3377 you code something like this:
3379 \c mystruc:
3380 \c     istruc mytype
3382 \c         at mt_long, dd      123456
3383 \c         at mt_word, dw      1024
3384 \c         at mt_byte, db      'x'
3385 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3387 \c     iend
3389 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3390 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3391 specified structure field, and then to declare the specified data.
3392 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3393 they were specified in the structure definition.
3395 If the data to go in a structure field requires more than one source
3396 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3397 the \c{AT} line. For example:
3399 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3400 \c                     db      190,100,0
3402 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3403 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3404 line:
3406 \c         at mt_str
3407 \c                 db      'hello, world'
3408 \c                 db      13,10,0
3411 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3413 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3414 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3415 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3416 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3418 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3419 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3420 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3421 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3422 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3424 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3425 both compute the number of additional bytes required to bring the
3426 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3427 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3428 perform the alignment.
3430 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3431 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3432 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3433 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3434 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
3435 except for special purposes.
3437 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
3438 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
3439 power of two, or if their second argument generates more than one
3440 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
3441 thing.
3443 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
3444 be used within structure definitions:
3446 \c struc mytype2
3448 \c   mt_byte:
3449 \c         resb 1
3450 \c         alignb 2
3451 \c   mt_word:
3452 \c         resw 1
3453 \c         alignb 4
3454 \c   mt_long:
3455 \c         resd 1
3456 \c   mt_str:
3457 \c         resb 32
3459 \c endstruc
3461 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
3462 relative to the base of the structure.
3464 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
3465 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
3466 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
3467 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
3468 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
3469 check that the section's alignment characteristics are sensible for
3470 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
3473 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3475 The following preprocessor directives provide a way to use
3476 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3478 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3480 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3482 \b\c{%local}  (see \k{local})
3485 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3487 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3488 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3489 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3491 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3492 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3493 convenient to use. and is not TASM compatible. Here is an example
3494 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3496 \c some_function:
3498 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3499 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3500 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3502 \c         mov     ax,[i]
3503 \c         mov     bx,[j_ptr]
3504 \c         add     ax,[bx]
3505 \c         ret
3507 \c     %pop                       ; restore original context
3509 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3510 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3511 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3512 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3515 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3517 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3518 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3519 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3520 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3521 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3523 \c %stacksize flat
3525 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3526 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3527 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3529 \c %stacksize flat64
3531 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3532 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3533 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3535 \c %stacksize large
3537 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3538 assumes that a far form of call was used to get to this address
3539 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3541 \c %stacksize small
3543 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3544 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3545 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3546 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3547 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3548 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3549 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3550 (see \k{local}).
3553 \S{local} \i\c{%local} Directive
3555 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3556 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3557 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3558 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3559 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3560 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3561 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3562 instruction.
3563 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3564 An example of its use is the following:
3566 \c silly_swap:
3568 \c     %push mycontext             ; save the current context
3569 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3570 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3571 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3573 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3574 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3575 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3576 \c         mov     ax,bx
3577 \c         mov     dx,cx
3578 \c         mov     bx,[old_ax]
3579 \c         mov     cx,[old_dx]
3580 \c         leave                   ; restore old bp
3581 \c         ret                     ;
3583 \c     %pop                        ; restore original context
3585 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3586 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3587 current context before the \c{%local} directive may be used.
3588 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3589 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3590 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3591 as shown in the example.
3593 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3595 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3596 information from external sources. Currently they include:
3598 The following preprocessor directive is supported to allow NASM to
3599 correctly handle output of the cpp C language preprocessor.
3601 \b\c{%line} enables NAsM to correctly handle the output of the cpp
3602 C language preprocessor (see \k{line}).
3604 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3605 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3607 \S{line} \i\c{%line} Directive
3609 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3610 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3611 this other file would be an original source file, with the current
3612 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3613 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3614 number of the original source file, instead of the file that is being
3615 read by NASM.
3617 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3618 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3619 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3621 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3623 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3624 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3625 which specifies a line increment value; each line of the input file
3626 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3627 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3628 specifies the file name of the original source file.
3630 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3631 all file name and line numbers relative to the values specified
3632 therein.
3635 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3637 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3638 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3639 to store the contents of an environment variable into a string, which
3640 could be used at some other point in your code.
3642 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3643 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3644 could do that as follows:
3646 \c %define FOO    %!FOO
3647 \c %define quote   '
3649 \c tmpstr  db      quote FOO quote
3651 At the time of writing, this will generate an "unterminated string"
3652 warning at the time of defining "quote", and it will add a space
3653 before and after the string that is read in. I was unable to find
3654 a simple workaround (although a workaround can be created using a
3655 multi-line macro), so I believe that you will need to either learn how
3656 to create more complex macros, or allow for the extra spaces if you
3657 make use of this feature in that way.
3660 \C{directive} \i{Assembler Directives}
3662 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
3663 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
3664 directives. These are described in this chapter.
3666 NASM's directives come in two types: \I{user-level
3667 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
3668 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
3669 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
3670 recommend that users use the user-level forms of the directives,
3671 which are implemented as macros which call the primitive forms.
3673 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
3674 directives are not.
3676 In addition to the universal directives described in this chapter,
3677 each object file format can optionally supply extra directives in
3678 order to control particular features of that file format. These
3679 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
3680 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
3683 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
3685 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
3686 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
3687 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
3688 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
3690 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
3691 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
3692 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
3693 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
3694 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
3695 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
3696 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
3697 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
3699 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
3700 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
3701 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
3702 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
3703 device drivers and boot loader software.
3705 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
3706 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
3707 assembler will generate incorrect code because it will be writing
3708 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
3710 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
3711 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
3712 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
3713 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
3714 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
3715 need an 0x67.
3717 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
3718 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
3719 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
3721 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
3722 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
3723 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
3724 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
3725 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
3726 necessary.
3728 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
3729 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
3730 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
3731 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
3732 REX prefix is used.
3734 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
3735 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
3736 a macro which has no function other than to call the primitive form.
3738 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
3740 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
3742 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
3743 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
3746 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
3748 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
3749 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
3750 specify most features directly.  However, this is occationally
3751 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
3752 to use.
3754 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
3755 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
3756 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
3757 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
3758 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
3759 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
3761 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
3762 fact that these registers are generally used as thread pointers or
3763 other special functions in 64-bit mode, and generating
3764 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
3766 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
3768 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
3769 Sections}
3771 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
3772 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
3773 which section of the output file the code you write will be
3774 assembled into. In some object file formats, the number and names of
3775 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
3776 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
3777 define a new section, if you try to switch to a section that does
3778 not (yet) exist.
3780 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
3781 \k{multisec}, all support
3782 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
3783 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
3784 format, by contrast, does not recognize these section names as being
3785 special, and indeed will strip off the leading period of any section
3786 name that has one.
3789 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
3791 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
3792 functions differently from its primitive form. The primitive form,
3793 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
3794 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
3795 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
3796 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
3797 it. So the user-level directive
3799 \c         SECTION .text
3801 expands to the two lines
3803 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
3804 \c         [SECTION .text]
3806 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
3807 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3808 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
3810 \c %macro  writefile 2+
3812 \c         [section .data]
3814 \c   %%str:        db      %2
3815 \c   %%endstr:
3817 \c         __SECT__
3819 \c         mov     dx,%%str
3820 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
3821 \c         mov     bx,%1
3822 \c         mov     ah,0x40
3823 \c         int     0x21
3825 \c %endmacro
3827 This form of the macro, once passed a string to output, first
3828 switches temporarily to the data section of the file, using the
3829 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
3830 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
3831 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
3832 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
3833 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
3834 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
3835 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
3836 code in any of several separate code sections.
3839 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
3841 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
3842 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
3843 physical section, but at the hypothetical section starting at the
3844 given absolute address. The only instructions you can use in this
3845 mode are the \c{RESB} family.
3847 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
3849 \c absolute 0x1A
3851 \c     kbuf_chr    resw    1
3852 \c     kbuf_free   resw    1
3853 \c     kbuf        resw    16
3855 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
3856 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
3857 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
3859 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
3860 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
3862 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
3863 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
3865 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
3866 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
3867 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
3868 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
3870 \c         org     100h               ; it's a .COM program
3872 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
3874 \c         ; the resident part of the TSR goes here
3875 \c setup:
3876 \c         ; now write the code that installs the TSR here
3878 \c absolute setup
3880 \c runtimevar1     resw    1
3881 \c runtimevar2     resd    20
3883 \c tsr_end:
3885 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
3886 after the setup has finished running, the space it took up can be
3887 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
3888 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
3889 needs to be made resident.
3892 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
3894 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
3895 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
3896 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
3897 defined in some other module and needs to be referred to by this
3898 one. Not every object-file format can support external variables:
3899 the \c{bin} format cannot.
3901 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
3902 argument is the name of a symbol:
3904 \c extern  _printf
3905 \c extern  _sscanf,_fscanf
3907 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
3908 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
3909 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
3910 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
3911 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
3912 by means of the directive
3914 \c extern  _variable:wrt dgroup
3916 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
3917 only in that it can take only one argument at a time: the support
3918 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
3920 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
3921 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
3922 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
3925 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
3927 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
3928 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
3929 linker errors, some other module must actually \e{define} the
3930 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
3931 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
3933 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
3934 the definition of the symbol.
3936 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
3937 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
3938 \c{GLOBAL} directive. For example:
3940 \c global _main
3941 \c _main:
3942 \c         ; some code
3944 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
3945 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
3946 example, lets you specify whether global data items are functions or
3947 data:
3949 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
3951 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
3952 user-level form only in that it can take only one argument at a
3953 time.
3956 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
3958 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
3959 A common variable is much like a global variable declared in the
3960 uninitialized data section, so that
3962 \c common  intvar  4
3964 is similar in function to
3966 \c global  intvar
3967 \c section .bss
3969 \c intvar  resd    1
3971 The difference is that if more than one module defines the same
3972 common variable, then at link time those variables will be
3973 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
3974 at the same piece of memory.
3976 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
3977 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
3978 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
3979 specify the alignment requirements of a common variable:
3981 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
3982 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
3984 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
3985 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
3986 only one argument at a time.
3989 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
3991 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
3992 are available on the specified CPU.
3994 Options are:
3996 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
3998 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4000 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4002 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4004 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4006 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4008 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4010 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4012 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4014 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4016 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4018 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4020 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4022 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4024 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4026 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4028 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4030 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4031 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4032 instructions are available.
4035 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4037 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4038 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4039 this behaviour:
4041 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4043 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4045 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4047 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4049 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4051 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4053 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4055 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4056 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4057 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4059 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4060 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4063 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4065 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4066 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4067 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4068 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4069 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4070 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4072 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4073 output file based on the input file name and the chosen output
4074 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4075 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4076 name, and substituting an extension defined by the output format.
4077 The extensions are given with each format below.
4080 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4082 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4083 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4084 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4085 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4086 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4087 development.
4089 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4090 how nasm handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4092 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4093 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4094 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4095 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4097 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4098 leaves your file name as it is once the original extension has been
4099 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4100 into a binary file called \c{binprog}.
4103 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4105 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4106 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4107 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4108 the program begins at when it is loaded into memory.
4110 For example, the following code will generate the longword
4111 \c{0x00000104}:
4113 \c         org     0x100
4114 \c         dd      label
4115 \c label:
4117 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4118 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4119 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4120 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4121 offset which is added to all internal address references within the
4122 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4123 does. See \k{proborg} for further comments.
4126 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4127 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4129 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4130 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4131 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4132 end of the section-definition line. For example,
4134 \c section .data   align=16
4136 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4137 aligned on a 16-byte boundary.
4139 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4140 section start address must be forced to zero. The alignment value
4141 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4142 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4145 \S{multisec} \i\c{Multisection}\I{bin, multisection} support for the BIN format.
4147 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names, 
4148 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4150 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default 
4151 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits}, 
4152 of course).
4154 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous 
4155 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with 
4156 \i\c{start=}.
4158 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used 
4159 for the calculation of all memory references within that section 
4160 with \i\c{vstart=}.
4162 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or 
4163 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit 
4164 start address.
4166 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are 
4167 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)} 
4168 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4170 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4171 is directed by default into the \c{.text} section.
4173 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used 
4174 by default.
4176 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits} 
4177 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=} 
4178 has been specified.
4180 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different 
4181 alignment has been specified.
4183 \b Sections may not overlap.
4185 \b Nasm creates the \c{section.<secname>.start} for each section, 
4186 which may be used in your code.
4188 \S{map}\i{Map files}
4190 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]} 
4191 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments}, 
4192 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout} 
4193 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4194 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4195 brackets must be used.
4198 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4200 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4201 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4202 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4203 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4205 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4207 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4208 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4209 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4210 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4211 file format.
4213 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4214 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4215 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4217 If your source file contains code before specifying an explicit
4218 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4219 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4221 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4222 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4223 address of the segment. So, for example:
4225 \c segment data
4227 \c dvar:   dw      1234
4229 \c segment code
4231 \c function:
4232 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4233 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4234 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4235 \c         ret
4237 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4238 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4239 like
4241 \c extern  foo
4243 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4244 \c       mov   ds,ax
4245 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4246 \c       mov   es,ax
4247 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4248 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4251 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4252 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4254 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4255 directive to allow you to specify various properties of the segment
4256 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4257 end of the segment-definition line. For example,
4259 \c segment code private align=16
4261 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4262 segment, and requires that the portion of it described in this code
4263 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4265 The available qualifiers are:
4267 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4268 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4269 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4270 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4271 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4272 than stuck end-to-end.
4274 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4275 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4276 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4277 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4278 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4279 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4280 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4281 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4282 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4284 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4285 indicates to the linker that segments of the same class should be
4286 placed near each other in the output file. The class name can be any
4287 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4289 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4290 as an argument, and provides overlay information to an
4291 overlay-capable linker.
4293 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4294 the effect of recording the choice in the object file and also
4295 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4296 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4298 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4299 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4300 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4301 defines the group if it is not already defined.
4303 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4304 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4305 are currently known to make sensible use of this feature;
4306 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4307 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4308 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4310 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4311 class, no overlay, and \c{USE16}.
4314 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4316 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4317 single segment register can be used to refer to all the segments in
4318 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4319 you can code
4321 \c segment data
4323 \c         ; some data
4325 \c segment bss
4327 \c         ; some uninitialized data
4329 \c group dgroup data bss
4331 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4332 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4333 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4334 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4335 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4336 segment register.
4338 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4339 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4340 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4341 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4342 base rather than the segment base.
4344 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4345 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4346 segment which is part of more than one group will default to being
4347 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4349 A group does not have to contain any segments; you can still make
4350 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4351 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4352 \c{FLAT} with no segments in it.
4355 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4357 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4358 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4359 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4360 segment, group and symbol names that are written to the object file
4361 to be forced to upper case just before being written. Within a
4362 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4363 be written entirely in upper case if desired.
4365 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4368 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4369 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4371 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4372 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4373 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4374 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4376 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4377 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4378 wish to import and the name of the library you wish to import it
4379 from. For example:
4381 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4383 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4384 known in the library you are importing it from, in case this is not
4385 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4386 once you have imported it. For example:
4388 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4391 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4392 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4394 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4395 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4396 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4397 using the \c{EXPORT} directive.
4399 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4400 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4401 optional second parameter (separated by white space from the first)
4402 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4403 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4404 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4405 off.
4407 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4408 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4409 space. If further parameters are given, the external name must also
4410 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4411 available attributes are:
4413 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4414 resident by the system loader. This is an optimisation for
4415 frequently used symbols imported by name.
4417 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4418 does not make use of any initialized data.
4420 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4421 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4422 between 32-bit and 16-bit segments.
4424 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4425 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4426 the desired number.
4428 For example:
4430 \c     export  myfunc
4431 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4432 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4433 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4436 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4437 Point}
4439 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4440 define the program entry point, where execution will begin when the
4441 program is run. If the object file that defines the entry point is
4442 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4443 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4444 begin.
4447 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4448 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4450 If you declare an external symbol with the directive
4452 \c     extern  foo
4454 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4455 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4456 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4457 \c{foo} you will usually need to do something like
4459 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4460 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4461 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4463 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4464 is going to be accessible from a given segment or group, say
4465 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4466 simply code
4468 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4470 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4471 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4472 alternative form
4474 \c     extern  foo:wrt dgroup
4476 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4477 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4478 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4479 \c{foo wrt dgroup}.
4481 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4482 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4483 your program. It can also be applied to common variables: see
4484 \k{objcommon}.
4487 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4488 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4490 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4491 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4492 specify which your variables should be by the use of the syntax
4494 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4495 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4497 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4498 OMF specification says that they are declared as a number of
4499 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4500 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4501 five-byte elements or one ten-byte element.
4503 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4504 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4505 the variable size, to match when resolving common variables declared
4506 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4507 the element size on your far common variables. This is done by the
4508 following syntax:
4510 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4511 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4513 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4514 keyword is not required when an element size is specified, since
4515 only far commons may have element sizes at all. So the above
4516 declarations could equivalently be
4518 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4519 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
4521 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
4522 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
4523 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
4525 \c common  foo     10:wrt dgroup
4526 \c common  bar     16:far 2:wrt data
4527 \c common  baz     24:wrt data:6
4530 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
4532 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
4533 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
4534 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
4535 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
4537 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4539 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
4540 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
4541 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
4542 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
4543 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
4544 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
4545 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
4546 files that Win32 linkers can generate correct output from.
4549 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
4550 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
4552 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
4553 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4554 and properties of sections you declare. Section types and properties
4555 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
4556 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
4557 these qualifiers.
4559 The available qualifiers are:
4561 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
4562 code section. This marks the section as readable and executable, but
4563 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
4564 section is code.
4566 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
4567 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
4568 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
4569 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
4571 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
4572 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
4573 constants in it.
4575 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
4576 which is not included in the executable file by the linker, but may
4577 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
4578 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
4579 linker to interpret the contents of the section as command-line
4580 options.
4582 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
4583 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
4584 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
4585 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
4586 request a greater section alignment than this. If alignment is not
4587 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
4588 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
4589 for data (and BSS) sections.
4590 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
4591 alignment), though the value does not matter.
4593 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
4594 qualifiers are:
4596 \c section .text    code  align=16
4597 \c section .data    data  align=4
4598 \c section .rdata   rdata align=8
4599 \c section .bss     bss   align=4
4601 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
4603 \S{win32safeseh} \c{win32}: safe structured exception handling
4605 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
4606 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
4607 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
4608 designated read-only table and have alleged entry point verified
4609 against this table prior exception control is passed to the handler. In
4610 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
4611 handler table," all object modules on linker command line has to comply
4612 with certain criteria. If one single module among them does not, then
4613 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
4614 will not be performed for application in question. Table omission is by
4615 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
4616 linker to refuse to produce binary without such table by passing
4617 \c{/safeseh} command line option.
4619 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
4620 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
4621 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
4623 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
4625 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
4627 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
4628 line to source code:
4630 \c $@feat.00 equ 1
4632 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
4633 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
4634 developer would choose to assign another value in source file, it would
4635 still be perfectly possible.
4637 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
4638 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
4639 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
4640 formatted input data for above mentioned "safe exception handler 
4641 table." Its typical use would be:
4643 \c section .text
4644 \c extern  _MessageBoxA@16
4645 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
4646 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
4647 \c %endif
4648 \c handler:
4649 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
4650 \c         push    DWORD caption
4651 \c         push    DWORD text
4652 \c         push    DWORD 0
4653 \c         call    _MessageBoxA@16
4654 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
4655 \c                         ; for exception handler
4656 \c         ret
4657 \c global  _main
4658 \c _main:
4659 \c         push    DWORD handler
4660 \c         push    DWORD [fs:0]
4661 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
4662 \c         xor     eax,eax
4663 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
4664 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
4665 \c         add     esp,4
4666 \c         ret
4667 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
4668 \c caption:db      'SEGV',0
4669 \c 
4670 \c section .drectve info
4671 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
4673 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
4674 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
4675 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
4676 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over, 
4677 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
4678 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
4679 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
4680 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
4681 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
4682 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
4683 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
4684 no notification is provided and user is left with no clue on what
4685 caused application failure.
4687 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
4688 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
4689 data for "safe exception handler table" causes no backward
4690 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
4691 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
4694 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
4696 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files, 
4697 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
4698 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
4699 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
4700 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
4702 \S{win64pic} \c{win64}: writing position-independent code
4704 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
4705 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
4706 references. Consider a switch dispatch table:
4708 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
4709 \c         ...
4710 \c dsptch: dq      case0
4711 \c         dq      case1
4712 \c         ...
4714 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
4715 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
4716 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
4717 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
4718 following:
4720 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
4721 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
4723 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
4724 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
4725 position-independent manner. But this is only part of the problem!
4726 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
4727 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
4728 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
4729 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
4730 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
4731 But no worry, it's trivial to fix:
4733 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
4734 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
4735 \c         jmp     rbx
4736 \c         ...
4737 \c dsptch: dq      case0-dsptch
4738 \c         dq      case1-dsptch
4739 \c         ...
4741 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
4742 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
4743 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
4744 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
4745 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
4746 these image-relative references:
4748 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
4749 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
4750 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
4751 \c         add     rbx,rax
4752 \c         jmp     rbx
4753 \c         ...
4754 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
4755 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
4757 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
4758 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
4759 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
4760 become apparent in next paragraph.
4762 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
4763 operand only:
4765 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
4766 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
4767 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
4768 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
4770 \S{win64seh} \c{win64}: structured exception handling
4772 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
4773 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
4774 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
4775 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
4776 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
4777 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
4778 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
4779 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
4780 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
4781 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
4782 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
4783 top of the stack.
4785 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
4786 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
4787 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
4788 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
4789 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
4790 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
4791 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
4792 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
4793 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
4794 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
4795 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
4796 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
4797 copying caller's return address to the top of stack and this would
4798 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
4799 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
4800 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
4801 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
4802 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
4803 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
4804 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
4805 no, no trace of failure is left.
4807 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
4808 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
4809 is checked for presence of reference to custom language-specific
4810 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
4811 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
4812 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
4813 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
4814 information about current callee's stack frame and where non-volatile
4815 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
4816 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
4817 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
4818 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
4819 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
4820 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
4821 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
4822 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
4823 terminating the application.
4825 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
4826 facilitate generation of above mentioned detailed information about
4827 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
4828 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
4829 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
4830 leaf function:
4832 \c default rel
4833 \c section .text
4834 \c extern  MessageBoxA
4835 \c handler:
4836 \c         sub     rsp,40
4837 \c         mov     rcx,0
4838 \c         lea     rdx,[text]
4839 \c         lea     r8,[caption]
4840 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
4841 \c         call    MessageBoxA
4842 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
4843 \c                         ; for exception handler
4844 \c         add     rsp,40
4845 \c         ret
4846 \c global  main
4847 \c main:
4848 \c         xor     rax,rax
4849 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
4850 \c         ret
4851 \c main_end:
4852 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
4853 \c caption:db      'SEGV',0
4854 \c 
4855 \c section .pdata  rdata align=4
4856 \c         dd      main wrt ..imagebase
4857 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
4858 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
4859 \c section .xdata  rdata align=8
4860 \c xmain:  db      9,0,0,0
4861 \c         dd      handler wrt ..imagebase
4862 \c section .drectve info
4863 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
4865 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
4866 start and end addresses of function" along with reference to associated
4867 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
4868 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
4869 designated exception handler. References are \e{required} to be
4870 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
4871 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
4872 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
4873 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
4874 references, not only above listed required ones, placed into these two
4875 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
4876 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
4877 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
4878 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
4880 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
4881 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
4882 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
4883 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
4884 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
4885 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
4886 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
4887 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
4888 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
4889 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
4890 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
4891 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
4892 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
4893 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
4894 unwinding procedure. Consider following example:
4896 \c function:
4897 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
4898 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
4899 \c         push    rbx
4900 \c         push    rbp
4901 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
4902 \c         sub     r11,rcx
4903 \c         and     r11,-64
4904 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
4905 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
4906 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
4907 \c magic_point:
4908 \c         ...
4909 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
4910 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
4911 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
4912 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
4913 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
4914 \c         ret
4916 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
4917 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
4918 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
4919 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
4920 custom language-specific exception handler would look like this:
4922 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
4923 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
4924 \c {   ULONG64 *rsp;
4925 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
4926 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
4927 \c     else
4928 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
4929 \c         context->Rbp = rsp[-3];
4930 \c         context->Rbx = rsp[-2];
4931 \c         context->R15 = rsp[-1];
4932 \c     }
4933 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
4934 \c 
4935 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
4936 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
4937 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
4938 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
4939 \c     return ExceptionContinueSearch;
4940 \c }
4942 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
4943 structure does not have to contain any information about stack frame
4944 and its layout.
4946 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
4948 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
4949 linking with the \i{DJGPP} linker.
4951 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
4953 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
4954 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
4955 the \c{info} section type are not supported.
4957 \H{machofmt} \i\c{macho}: \i{Mach Object File Format}
4959 The \c{macho} output type produces \c{Mach-O} object files suitable for
4960 linking with the \i{Mac OSX} linker.
4962 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
4964 \H{elffmt} \i\c{elf, elf32, and elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
4965 Format} Object Files
4967 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},
4968 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
4969 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
4970 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
4972 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
4974 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
4975 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
4976  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
4977  most systems which support ELF.
4979 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
4980 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
4982 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
4983 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4984 and properties of sections you declare. Section types and properties
4985 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
4986 names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}, but may still be
4987 overridden by these qualifiers.
4989 The available qualifiers are:
4991 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
4992 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
4993 which is not, such as an informational or comment section.
4995 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
4996 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
4997 which should not.
4999 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5000 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5001 not.
5003 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5004 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5005 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5006 contents given, such as a BSS section.
5008 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5009 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5010 requirements of the section.
5012 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5013 qualifiers are:
5015 \c section .text    progbits  alloc  exec    nowrite  align=16
5016 \c section .rodata  progbits  alloc  noexec  nowrite  align=4
5017 \c section .data    progbits  alloc  noexec  write    align=4
5018 \c section .bss     nobits    alloc  noexec  write    align=4
5019 \c section other    progbits  alloc  noexec  nowrite  align=1
5021 (Any section name other than \c{.text}, \c{.rodata}, \c{.data} and
5022 \c{.bss} is treated by default like \c{other} in the above code.)
5025 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5026 Symbols and \i\c{WRT}
5028 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5029 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5030 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5031 be able to generate a variety of strange relocation types in ELF
5032 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5034 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5035 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5036 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5037 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5038 types.
5040 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5041 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5042 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5043 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5045 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5046 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5047 beginning of the current section to the global offset table.
5048 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5049 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5050 result to get the real address of the GOT.
5052 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5053 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5054 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5055 would give the real address of the location you wanted.
5057 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5058 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5059 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5060 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5061 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5062 address of the symbol.
5064 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5065 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5066 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5067 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5068 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5069 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5070 entries absolutely.
5072 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5073 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5074 relative to the start of the section and then adding on the offset
5075 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5076 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5077 peculiarity of the dynamic linker.
5079 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5080 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5083 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5084 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5086 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5087 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5088 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5089 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5090 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5091 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5092 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5093 to specify these features.
5095 You can specify whether a global variable is a function or a data
5096 object by suffixing the name with a colon and the word
5097 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5098 \c{data}.) For example:
5100 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5102 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5103 \c{hashtable} as a data object.
5105 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5106 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5107 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5108 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5110 \c global   hashlookup:function hidden
5112 You can also specify the size of the data associated with the
5113 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5114 forward references) after the type specifier. Like this:
5116 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5118 \c hashtable:
5119 \c         db this,that,theother  ; some data here
5120 \c .end:
5122 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5123 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5125 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5126 writing shared library code. For more information, see
5127 \k{picglobal}.
5130 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5131 \I{COMMON, elf extensions to}
5133 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5134 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5135 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5136 power of two) after the name and size of the common variable,
5137 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5138 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5140 \c common  dwordarray 128:4
5142 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5143 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5146 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5147 \I{ELF, 16-bit code and}
5149 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5150 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5151 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5152 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5153 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5154 these relocations is generated.
5156 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5157 \I{ELF, Debug formats and}
5159 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5160 Line number information is generated for all executable sections, but please
5161 note that only the ".text" section is executable by default.
5163 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5165 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5166 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5167 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5168 the magic number in the first four bytes of the file is
5169 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5170 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5171 implementation does not.
5173 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5175 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5176 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5177 extensions to any standard directives. It supports only the three
5178 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5181 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5182 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5184 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5185 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5186 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5187 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5188 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5189 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5190 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5192 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5194 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5195 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5196 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5197 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5198 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5200 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5201 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5202 this.
5205 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5207 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5208 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5209 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5210 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5211 itself \c{a.out}.
5213 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5214 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5216 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5217 of view). It supports no special directives, no special symbols, no
5218 use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no extensions to any standard
5219 directives. It supports only the three \i{standard section names}
5220 \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5223 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5224 Format}
5226 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5227 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5228 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5229 format the internal structure of the assembler.
5231 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5232 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5233 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5234 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5236 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5237 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5238 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5239 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5240 execute an RDF executable under Linux.
5242 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5243 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5246 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5248 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5249 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5250 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5251 which is the name of the module:
5253 \c     library  mylib.rdl
5256 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5258 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5259 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5260 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5261 of current module:
5263 \c     module  mymodname
5265 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5266 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5267 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5269 \c     module  $kernel.core
5272 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} directive\I{GLOBAL,
5273 rdf extensions to}
5275 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5276 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5277 telling the linker do not strip it from target executable or library
5278 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5279 is a procedure (function) or data object.
5281 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5282 symbol exported:
5284 \c     global  sys_open:export
5286 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5287 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5289 \c     global  sys_open:export proc
5291 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5292 or \i\c{object} to the directive:
5294 \c     global  kernel_ticks:export data
5297 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} directive\I{EXTERN,
5298 rdf extensions to}
5300 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external" 
5301 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5302 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5303 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5304 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5305 (function) or data object. For example:
5307 \c     library $libc
5308 \c     extern  _open:import
5309 \c     extern  _printf:import proc
5310 \c     extern  _errno:import data
5312 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5313 a hint as to where to find requested symbols.
5316 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5318 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5319 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5320 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{outform.h} or on the
5321 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5323 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5324 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5325 transactions between the main body of NASM and the output-format
5326 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5327 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5328 of the various requests the main program makes of the output driver,
5329 and in what order they happen.
5331 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5333 \c nasm -f dbg filename.asm
5335 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5336 However, this will not work well on files which were designed for a
5337 different object format, because each object format defines its own
5338 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5339 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5340 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5341 native object format selected:
5343 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5344 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5346 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5347 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5348 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5349 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5350 the final diagnostic output.
5352 This workaround will still typically not work for programs intended
5353 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5354 directives have side effects of defining the segment and group names
5355 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5356 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5357 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5358 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5360 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5361 them all to its output file.
5364 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5366 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5367 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5368 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5369 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5370 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5373 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5375 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5376 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5377 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5378 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5379 support the \c{.COM} format.
5381 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5382 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5383 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5384 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5385 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5386 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5387 Yann Guidon for contributing the code for this.
5389 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5390 future releases.
5393 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5395 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5396 by linking \c{.OBJ} files together.
5398 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5399 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5400 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5401 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5402 An LZH archiver can be found at
5403 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5404 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5405 sources) called \i{FREELINK}, available from
5406 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5407 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5408 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5409 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5410 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5412 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5413 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5414 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5415 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5416 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5417 field in the output file header; if more than one defines a start
5418 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5420 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5421 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5422 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5423 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5424 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5425 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5427 \c segment code
5429 \c ..start:
5430 \c         mov     ax,data
5431 \c         mov     ds,ax
5432 \c         mov     ax,stack
5433 \c         mov     ss,ax
5434 \c         mov     sp,stacktop
5436 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5437 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5438 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5439 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5440 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5441 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
5442 execute on.
5444 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
5445 beginning of this code, which means that will be the entry point
5446 into the resulting executable file.
5448 \c         mov     dx,hello
5449 \c         mov     ah,9
5450 \c         int     0x21
5452 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
5453 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
5454 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
5455 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
5457 \c         mov     ax,0x4c00
5458 \c         int     0x21
5460 This terminates the program using another DOS system call.
5462 \c segment data
5464 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
5466 The data segment contains the string we want to display.
5468 \c segment stack stack
5469 \c         resb 64
5470 \c stacktop:
5472 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
5473 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
5474 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
5475 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5476 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5477 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5478 type \c{STACK}.
5480 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5481 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5482 world' and then exit.
5485 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
5487 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
5488 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
5489 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
5490 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
5491 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
5492 \c{.EXE} files.
5494 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5495 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
5496 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
5498 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
5499 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
5500 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
5501 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
5502 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
5503 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
5504 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
5505 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
5506 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
5508 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
5509 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
5510 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
5511 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
5512 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
5513 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
5514 explicitly issue one of your own.
5516 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
5517 since this would require a relocation in the header, and things
5518 would get a lot more complicated. So you should get your segment
5519 base by copying it out of \c{CS} instead.
5521 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
5522 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
5523 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
5524 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
5525 \c{EXE_stack 64}.
5527 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
5528 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
5529 \c{binexe.asm}.
5532 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
5534 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
5535 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
5536 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
5537 output format.
5540 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
5542 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
5543 segment (though the segment may change). Execution then begins at
5544 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
5545 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
5546 like
5548 \c         org 100h
5550 \c section .text
5552 \c start:
5553 \c         ; put your code here
5555 \c section .data
5557 \c         ; put data items here
5559 \c section .bss
5561 \c         ; put uninitialized data here
5563 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
5564 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
5565 you want to and the code will still end up at the front of the file
5566 where it belongs.
5568 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
5569 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
5570 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
5571 this will be free memory when the program is run. Therefore you
5572 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
5573 run.
5575 To assemble the above program, you should use a command line like
5577 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
5579 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
5580 explicit output file name were specified, so you have to override it
5581 and give the desired file name.
5584 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
5586 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
5587 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
5588 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
5589 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
5590 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
5591 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
5592 file.
5594 If you do this, you need to take care of several things:
5596 \b The first object file containing code should start its code
5597 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
5598 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
5599 segment, so that the linker or converter program does not have to
5600 adjust address references within the file when generating the
5601 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
5602 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
5603 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
5604 in MASM-compatible assemblers.
5606 \b You don't need to define a stack segment.
5608 \b All your segments should be in the same group, so that every time
5609 your code or data references a symbol offset, all offsets are
5610 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
5611 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
5614 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
5616 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
5617 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
5618 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
5619 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
5620 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
5621 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
5622 your code segment.
5624 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
5625 the various routines inside the driver which do the work. This
5626 structure should be defined at the start of the code segment, even
5627 though it is not actually code.
5629 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
5630 which has to go in the header structure, a list of books is given in
5631 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
5632 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
5635 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
5637 This section covers the basics of writing assembly routines that
5638 call, or are called from, C programs. To do this, you would
5639 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
5640 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
5643 \S{16cunder} External Symbol Names
5645 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
5646 convention that the names of all global symbols (functions or data)
5647 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
5648 appears in the C program. So, for example, the function a C
5649 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
5650 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
5651 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
5652 not have to worry about name clashes with C symbols.
5654 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
5655 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
5657 \c %macro  cglobal 1
5659 \c   global  _%1
5660 \c   %define %1 _%1
5662 \c %endmacro
5664 \c %macro  cextern 1
5666 \c   extern  _%1
5667 \c   %define %1 _%1
5669 \c %endmacro
5671 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
5672 \c{%rep} construct could solve this.)
5674 If you then declare an external like this:
5676 \c cextern printf
5678 then the macro will expand it as
5680 \c extern  _printf
5681 \c %define printf _printf
5683 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
5684 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
5686 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
5687 before defining the symbol in question, but you would have had to do
5688 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
5690 Also see \k{opt-pfix}.
5692 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
5694 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
5695 directly; you have to keep track yourself of which one you are
5696 writing for. This means you have to keep track of the following
5697 things:
5699 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
5700 functions are near. This means that function pointers, when stored
5701 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
5702 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
5703 never changes its value, and always gives the segment part of the
5704 full function address), and that functions are called using ordinary
5705 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
5706 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
5707 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
5708 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
5710 \b In models using more than one code segment (medium, large and
5711 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
5712 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
5713 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
5714 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
5715 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
5716 \c{CALL FAR} to call external routines.
5718 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
5719 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
5720 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
5721 segment part of the full data item address).
5723 \b In models using more than one data segment (compact, large and
5724 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
5725 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
5726 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
5727 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
5728 pointers you are passed.
5730 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
5731 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
5732 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
5733 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
5734 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
5736 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
5737 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
5738 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
5739 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
5740 and global data items can both be accessed easily without changing
5741 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
5742 segments. However, some memory models (though not the standard
5743 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
5744 same value to be removed. Be careful about functions' local
5745 variables in this latter case.
5747 In models with a single code segment, the segment is called
5748 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
5749 to be linked into the same place as the main code segment. In models
5750 with a single data segment, or with a default data segment, it is
5751 called \i\c{_DATA}.
5754 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
5756 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
5757 16-bit programs is as follows. In the following description, the
5758 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
5759 doing the calling and the function which gets called.
5761 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
5762 after another, in reverse order (right to left, so that the first
5763 argument specified to the function is pushed last).
5765 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
5766 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
5767 memory model.
5769 \b The callee receives control, and typically (although this is not
5770 actually necessary, in functions which do not need to access their
5771 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
5772 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
5773 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
5774 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
5775 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
5776 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
5778 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
5779 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
5780 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
5781 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
5782 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
5783 a large-model (far) function, the segment part of the return address
5784 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
5785 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
5786 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
5787 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
5788 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
5789 parameters in reverse order means that the function knows where to
5790 find its first parameter, which tells it the number and type of the
5791 remaining ones.
5793 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
5794 allocate space on the stack for local variables, which will then be
5795 accessible at negative offsets from \c{BP}.
5797 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
5798 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
5799 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
5800 compiler) returned in \c{ST0}.
5802 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
5803 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
5804 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
5805 memory model.
5807 \b When the caller regains control from the callee, the function
5808 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
5809 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
5810 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
5811 called with the wrong number of parameters due to a prototype
5812 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
5813 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
5814 removing.
5816 It is instructive to compare this calling convention with that for
5817 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
5818 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
5819 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
5820 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
5821 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
5822 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
5823 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
5824 which means that a compiler can give better guarantees about
5825 sequence points without performance suffering.
5827 Thus, you would define a function in C style in the following way.
5828 The following example is for small model:
5830 \c global  _myfunc
5832 \c _myfunc:
5833 \c         push    bp
5834 \c         mov     bp,sp
5835 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
5836 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
5838 \c         ; some more code
5840 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
5841 \c         pop     bp
5842 \c         ret
5844 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
5845 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
5846 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
5847 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
5848 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
5849 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
5851 At the other end of the process, to call a C function from your
5852 assembly code, you would do something like this:
5854 \c extern  _printf
5856 \c       ; and then, further down...
5858 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
5859 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
5860 \c       call    _printf
5861 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
5863 \c       ; then those data items...
5865 \c segment _DATA
5867 \c myint         dw    1234
5868 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
5870 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
5871 code
5873 \c     int myint = 1234;
5874 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
5876 In large model, the function-call code might look more like this. In
5877 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
5878 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
5879 it first.
5881 \c       push    word [myint]
5882 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
5883 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
5884 \c       call    far _printf
5885 \c       add    sp,byte 6
5887 The integer value still takes up one word on the stack, since large
5888 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
5889 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
5890 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
5891 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
5892 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
5893 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
5894 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
5895 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
5896 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
5897 word of parameters.
5900 \S{16cdata} Accessing Data Items
5902 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
5903 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
5904 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
5905 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
5906 accessed from assembler as
5908 \c extern _i
5910 \c         mov ax,[_i]
5912 And to declare your own integer variable which C programs can access
5913 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
5914 the \c{_DATA} segment, if necessary):
5916 \c global  _j
5918 \c _j      dw      0
5920 To access a C array, you need to know the size of the components of
5921 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
5922 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
5923 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
5924 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
5925 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
5926 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
5927 \c{float}, and 8 for \c{double}.
5929 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
5930 the base of the structure to the field you are interested in. You
5931 can either do this by converting the C structure definition into a
5932 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
5933 one offset and using just that.
5935 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
5936 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
5937 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
5938 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
5939 Typically, you might find that a structure like
5941 \c struct {
5942 \c     char c;
5943 \c     int i;
5944 \c } foo;
5946 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
5947 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
5948 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
5949 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
5950 out how your own compiler does it.
5953 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
5955 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5956 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
5957 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
5958 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
5959 the work involved in keeping track of the calling convention.
5961 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
5962 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
5964 An example of an assembly function using the macro set is given
5965 here:
5967 \c proc    _nearproc
5969 \c %$i     arg
5970 \c %$j     arg
5971 \c         mov     ax,[bp + %$i]
5972 \c         mov     bx,[bp + %$j]
5973 \c         add     ax,[bx]
5975 \c endproc
5977 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
5978 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
5979 integer. It returns \c{i + *j}.
5981 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
5982 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
5983 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
5984 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
5985 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
5986 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
5987 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
5989 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
5990 compact-model code) by default. You can have it generate far
5991 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
5992 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
5993 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
5994 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
5995 dependency on whether data pointers are far or not.
5997 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
5998 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
5999 many function parameters will be of type \c{int}.
6001 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6003 \c %define FARCODE
6005 \c proc    _farproc
6007 \c %$i     arg
6008 \c %$j     arg     4
6009 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6010 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6011 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6012 \c         add     ax,[bx]
6014 \c endproc
6016 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6017 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6018 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6021 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6023 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6024 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6026 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6027 not required for Pascal.
6029 \b The memory model is always large: functions are far, data
6030 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6031 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6032 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6033 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6034 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6035 data declared in a Pascal program goes into the default data
6036 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6037 when control is passed to your assembly code. The only things that
6038 do not live in the default data segment are local variables (they
6039 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6040 data \e{pointers}, however, are far.
6042 \b The function calling convention is different - described below.
6044 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6046 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6047 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6048 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6051 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6053 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6054 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6055 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6056 used to denote the function doing the calling and the function which
6057 gets called.
6059 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6060 after another, in normal order (left to right, so that the first
6061 argument specified to the function is pushed first).
6063 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6064 control to the callee.
6066 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6067 actually necessary, in functions which do not need to access their
6068 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6069 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6070 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6071 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6072 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6073 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6075 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6076 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6077 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6078 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6079 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6080 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6081 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6083 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6084 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6085 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6087 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6088 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6089 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6090 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6091 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6092 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6093 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6094 places the returned string value at that location. The pointer is
6095 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6096 \c{RETF} instruction.
6098 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6099 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6100 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6101 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6102 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6103 to be removed from the stack as a side effect of the return
6104 instruction.
6106 \b When the caller regains control from the callee, the function
6107 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6108 do nothing further.
6110 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6111 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6113 \c global  myfunc
6115 \c myfunc: push    bp
6116 \c         mov     bp,sp
6117 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6118 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6119 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6121 \c         ; some more code
6123 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6124 \c         pop     bp
6125 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6127 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6128 assembly code, you would do something like this:
6130 \c extern  SomeFunc
6132 \c        ; and then, further down...
6134 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6135 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6136 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6137 \c        call   far SomeFunc
6139 This is equivalent to the Pascal code
6141 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6142 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6145 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6146 Name Restrictions
6148 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6149 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6150 reading and understanding the various information contained in a
6151 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6152 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6153 restrictions:
6155 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6156 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6158 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6159 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6161 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6162 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6164 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6165 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6168 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6170 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6171 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6172 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6173 definition ensures that functions are far (it implies
6174 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6175 generated with an operand.
6177 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6178 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6179 reverse order. For example:
6181 \c %define PASCAL
6183 \c proc    _pascalproc
6185 \c %$j     arg 4
6186 \c %$i     arg
6187 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6188 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6189 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6190 \c         add     ax,[bx]
6192 \c endproc
6194 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6195 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6196 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6197 and the contents of the pointer. The only difference between this
6198 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6199 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6200 reverse order.
6203 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6205 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6206 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6207 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6208 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6209 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6210 shared libraries.
6212 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6213 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6214 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6215 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6216 address space no matter what segment you work relative to, and that
6217 you should ignore all segment registers completely. When writing
6218 flat-model application code, you never need to use a segment
6219 override or modify any segment register, and the code-section
6220 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6221 space as the data-section addresses you access your variables by and
6222 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6223 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6224 offset part.
6227 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6229 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6230 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6231 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6234 \S{32cunder} External Symbol Names
6236 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6237 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6238 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6239 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6240 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6241 underscore on their assembly-language names.
6243 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6244 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6245 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6246 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6247 though, the leading underscore should not be used.
6249 See also \k{opt-pfix}.
6251 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6253 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6254 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6255 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6256 the function doing the calling and the function which gets called.
6258 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6259 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6260 argument specified to the function is pushed last).
6262 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6263 control to the callee.
6265 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6266 actually necessary, in functions which do not need to access their
6267 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6268 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6269 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6270 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6271 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6272 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6274 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6275 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6276 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6277 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6278 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6279 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6280 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6281 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6282 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6283 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6284 and type of the remaining ones.
6286 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6287 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6288 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6290 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6291 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6292 of the value. Floating-point results are typically returned in
6293 \c{ST0}.
6295 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6296 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6297 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6299 \b When the caller regains control from the callee, the function
6300 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6301 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6302 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6303 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6304 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6305 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6306 removing.
6308 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6309 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6310 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6311 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6312 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6313 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6314 still pushed in right-to-left order.
6316 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6318 \c global  _myfunc
6320 \c _myfunc:
6321 \c         push    ebp
6322 \c         mov     ebp,esp
6323 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6324 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6326 \c         ; some more code
6328 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6329 \c         ret
6331 At the other end of the process, to call a C function from your
6332 assembly code, you would do something like this:
6334 \c extern  _printf
6336 \c         ; and then, further down...
6338 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6339 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6340 \c         call    _printf
6341 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6343 \c         ; then those data items...
6345 \c segment _DATA
6347 \c myint       dd   1234
6348 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6350 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6352 \c     int myint = 1234;
6353 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6356 \S{32cdata} Accessing Data Items
6358 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6359 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6360 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6361 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6362 accessed from assembler as
6364 \c           extern _i
6365 \c           mov eax,[_i]
6367 And to declare your own integer variable which C programs can access
6368 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6369 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6371 \c           global _j
6372 \c _j        dd 0
6374 To access a C array, you need to know the size of the components of
6375 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6376 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6377 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6378 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6379 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6380 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6381 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6382 are also 4 bytes long.
6384 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6385 the base of the structure to the field you are interested in. You
6386 can either do this by converting the C structure definition into a
6387 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6388 one offset and using just that.
6390 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6391 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6392 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6393 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6394 Typically, you might find that a structure like
6396 \c struct {
6397 \c     char c;
6398 \c     int i;
6399 \c } foo;
6401 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6402 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6403 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6404 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6405 out how your own compiler does it.
6408 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6410 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6411 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6412 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6413 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6414 the work involved in keeping track of the calling convention.
6416 An example of an assembly function using the macro set is given
6417 here:
6419 \c proc    _proc32
6421 \c %$i     arg
6422 \c %$j     arg
6423 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6424 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6425 \c         add     eax,[ebx]
6427 \c endproc
6429 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6430 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6431 integer. It returns \c{i + *j}.
6433 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6434 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6435 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6436 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6437 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6438 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6439 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6441 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6442 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
6443 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
6446 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
6447 Libraries}
6449 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
6450 because it contains support for \i{position-independent code}
6451 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
6452 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
6453 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
6455 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
6456 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
6457 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
6458 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
6460 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
6461 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
6462 of the running process. The contents of the library's code section
6463 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
6465 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
6466 this:
6468 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
6470 Instead, the linker provides an area of memory called the
6471 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
6472 constant distance from your library's code, so if you can find out
6473 where your library is loaded (which is typically done using a
6474 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
6475 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6476 linker-generated entries in the GOT.
6478 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6479 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6480 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6481 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6482 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6483 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
6486 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
6488 Each code module in your shared library should define the GOT as an
6489 external symbol:
6491 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
6492 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
6494 At the beginning of any function in your shared library which plans
6495 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
6496 address of the GOT. This is typically done by writing the function
6497 in this form:
6499 \c func:   push    ebp
6500 \c         mov     ebp,esp
6501 \c         push    ebx
6502 \c         call    .get_GOT
6503 \c .get_GOT:
6504 \c         pop     ebx
6505 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
6507 \c         ; the function body comes here
6509 \c         mov     ebx,[ebp-4]
6510 \c         mov     esp,ebp
6511 \c         pop     ebp
6512 \c         ret
6514 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
6515 second leading underscore.)
6517 The first two lines of this function are simply the standard C
6518 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
6519 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
6520 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
6521 libraries use this register to store the address of the GOT.
6523 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
6524 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
6525 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
6526 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
6527 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
6528 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
6529 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
6530 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
6531 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
6532 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
6533 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
6534 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
6535 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
6536 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
6537 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
6538 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
6540 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
6541 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
6542 those three instructions into a macro and safely ignore them:
6544 \c %macro  get_GOT 0
6546 \c         call    %%getgot
6547 \c   %%getgot:
6548 \c         pop     ebx
6549 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
6551 \c %endmacro
6553 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
6555 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
6556 your data items. Most variables will reside in the sections you have
6557 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
6558 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
6559 way this works is like this:
6561 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
6563 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
6564 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
6565 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
6566 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
6568 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
6569 them, they are shared between code modules in the library, but do
6570 not get exported from the library to the program that loaded it.
6571 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
6572 can access them in the same way as local variables, using the above
6573 \c{..gotoff} mechanism.
6575 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
6576 handles this relocation type, there must be at least one non-local
6577 symbol in the same section as the address you're trying to access.
6580 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
6582 If your library needs to get at an external variable (external to
6583 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
6584 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
6585 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
6586 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
6587 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
6588 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
6589 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
6590 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
6591 you would code
6593 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
6595 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
6596 linker, when it builds the shared library, collects together every
6597 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
6598 has every necessary entry present.
6600 Common variables must also be accessed in this way.
6603 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
6605 If you want to export symbols to the user of the library, you have
6606 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
6607 you have to give the size of the data item. This is because the
6608 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
6609 entries for any exported functions, and also moves exported data
6610 items away from the library's data section in which they were
6611 declared.
6613 So to export a function to users of the library, you must use
6615 \c global  func:function           ; declare it as a function
6617 \c func:   push    ebp
6619 \c         ; etc.
6621 And to export a data item such as an array, you would have to code
6623 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
6625 \c array:  resd    128
6626 \c .end:
6628 Be careful: If you export a variable to the library user, by
6629 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
6630 end up living in the data section of the main program, rather than
6631 in your library's data section, where you declared it. So you will
6632 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
6633 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
6634 effectively, it has become).
6636 Equally, if you need to store the address of an exported global in
6637 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
6638 sort of code:
6640 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
6642 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
6643 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
6644 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
6645 pointing at your data section instead of at the exported global
6646 which resides elsewhere.
6648 Instead of the above code, then, you must write
6650 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
6652 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
6653 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
6654 at that address, rather than just relocating by section base.
6656 Either method will work for functions: referring to one of your
6657 functions by means of
6659 \c funcptr:        dd      my_function
6661 will give the user the address of the code you wrote, whereas
6663 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
6665 will give the address of the procedure linkage table for the
6666 function, which is where the calling program will \e{believe} the
6667 function lives. Either address is a valid way to call the function.
6670 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
6672 Calling procedures outside your shared library has to be done by
6673 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
6674 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
6675 library code can make calls to the PLT in a position-independent
6676 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
6677 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
6678 in the main program can be transparently passed off to their real
6679 destinations.
6681 To call an external routine, you must use another special PIC
6682 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
6683 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
6684 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
6685 ..plt}.
6688 \S{link} Generating the Library File
6690 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
6691 you then generate your shared library with a command such as
6693 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
6694 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
6696 For ELF, if your shared library is going to reside in system
6697 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
6698 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
6699 library file name, with a version number, into the library:
6701 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
6703 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
6704 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
6707 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
6709 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
6710 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
6711 writing operating system code such as protected-mode initialisation
6712 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
6713 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
6714 one, or jumps between different-size segments.
6717 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
6719 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
6720 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
6721 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
6722 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
6723 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
6724 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
6725 instruction you need, since everything before it can be done in pure
6726 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
6728 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
6729 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
6730 segment, so just coding, for example,
6732 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
6734 will not work, since the offset part of the address will be
6735 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
6736 one.
6738 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
6739 generate the required instruction by coding it manually, using
6740 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
6741 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
6743 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
6745 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
6746 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
6747 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
6748 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
6749 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
6750 segment to a 32-bit one.
6752 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
6753 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
6755 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
6757 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
6758 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
6759 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
6762 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
6763 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
6765 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
6766 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
6767 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
6768 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
6769 32-bit segment, or vice versa.
6771 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
6772 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
6773 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
6774 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
6776 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
6777 the address, since any effective address containing a 32-bit
6778 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
6780 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
6781 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
6783 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
6784 instruction and a register) if you already know the precise offset
6785 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
6786 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
6787 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
6789 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
6790 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
6792 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
6794 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
6795 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
6796 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
6798 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
6800 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
6801 which controls the size of the data stored at the address, with the
6802 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
6803 address itself. The two can quite easily be different:
6805 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
6807 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
6808 offset.
6810 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
6811 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
6813 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
6815 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
6816 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
6817 offset), and calls that address.
6820 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
6822 The other way you might want to access data might be using the
6823 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
6824 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
6825 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
6826 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
6828 This is the purpose of NASM's \i\c{a16} and \i\c{a32} prefixes. If
6829 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
6830 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
6831 desired address into \c{ESI} and then code
6833 \c         a32     lodsb
6835 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
6836 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
6837 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
6838 corresponding \c{a16} prefix can be used.
6840 The \c{a16} and \c{a32} prefixes can be applied to any instruction
6841 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
6842 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
6843 instructions with implicit addressing:
6844 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
6845 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
6846 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
6847 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
6848 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
6849 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
6850 Also, the
6851 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
6852 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16} or \c{a32}
6853 prefixes to force a particular one of \c{SP} or \c{ESP} to be used
6854 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
6855 size from the code segment.
6857 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
6858 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
6859 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
6860 give the value of the segment register being manipulated. To force
6861 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
6862 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
6864 \c         o16 push    ss
6865 \c         o16 push    ds
6867 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
6868 registers into the space which would normally be consumed by pushing
6869 one.
6871 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
6872 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
6875 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
6877 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
6878 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
6879 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
6880 write position-independent code for shared libraries.
6882 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
6883 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
6884 registers, which still add their bases.
6886 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
6887 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
6888 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
6889 probably desirable to make that the default, using the directive
6890 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
6892 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
6893 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
6894 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
6895 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
6896 Please see the ABI documentation for your platform.
6898 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
6899 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
6900 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
6901 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
6903 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
6904 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
6905 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
6906 set to zero.
6908 \H{reg64} Register names in 64-bit mode
6910 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
6911 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
6913 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
6914 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
6915 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
6916 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
6918 This is consistent with the AMD documentation and most other
6919 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
6920 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
6921 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
6922 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
6923 as macros.  See the file \i\c{altreg.inc} in the \c{misc} directory of
6924 the NASM source distribution.
6926 \H{id64} Immediates and displacements in 64-bit mode
6928 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
6929 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
6930 immediates to 32 bits.
6932 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
6934 \c      MOV reg64,imm64
6936 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
6937 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
6938 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
6939 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
6940 immediate as \c{DWORD}:
6942 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
6943 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
6944 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
6945 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
6947 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
6949 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
6950 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
6951 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
6952 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
6953 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
6954 displacement size as \c{QWORD}:
6956 \c      default abs
6958 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
6959 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
6960 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
6962 \c      default rel
6964 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
6965 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
6966 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
6967 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
6969 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
6970 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
6972 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
6974 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
6976 \W{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}\c{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}
6978 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
6979 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
6981 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
6982 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
6983 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
6984 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
6985 calls, and thus are available for use by the function without saving.
6987 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
6989 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
6990 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
6991 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
6992 stack, and returned in \c{ST(0)} and \c{ST(1)}.
6994 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
6996 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
6998 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7000 \c      void foo(long a, double b, int c)
7002 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7004 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7006 The Win64 ABI is described at:
7008 \W{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}\c{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}
7010 What follows is a simplified summary.
7012 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7013 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7014 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7015 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7016 use by the function without saving.
7018 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7020 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7021 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7022 return is \c{XMM0} only.
7024 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7026 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7028 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7030 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7032 \C{trouble} Troubleshooting
7034 This chapter describes some of the common problems that users have
7035 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7036 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7037 that isn't listed here.
7040 \H{problems} Common Problems
7042 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7044 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7045 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7046 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7047 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7048 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7049 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7050 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7051 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7052 optimization with the \c{-On} option (see \k{opt-On}).
7055 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7057 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7058 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7059 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7060 longer.
7062 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7063 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7064 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7065 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7066 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7067 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7068 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7069 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7070 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7071 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7072 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7073 instructions should be generated. See \k{opt-On}.
7076 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7078 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7079 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7080 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7081 sector, people who are used to MASM tend to code
7083 \c         ORG 0
7085 \c         ; some boot sector code
7087 \c         ORG 510
7088 \c         DW 0xAA55
7090 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7091 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7092 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7094 \c         ORG 0
7096 \c         ; some boot sector code
7098 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7099 \c         DW 0xAA55
7101 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7102 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7103 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7104 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7105 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7106 find out what's wrong with it.
7109 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7111 The other common problem with the above code is people who write the
7112 \c{TIMES} line as
7114 \c         TIMES 510-$ DB 0
7116 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7117 the difference between them is also a pure number and can happily be
7118 fed to \c{TIMES}.
7120 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7121 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7122 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7123 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7124 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7125 information back to the expression evaluator. So from the
7126 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7127 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7128 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7129 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7131 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7132 line in the form
7134 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7136 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7137 and so their difference is a pure number. This will solve the
7138 problem and generate sensible code.
7141 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7143 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7144 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7145 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7146 \i\c{bugtracker} at
7147 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7148 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7149 contacts in \k{contact}.
7151 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7152 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7153 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7154 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7155 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7156 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7157 there.
7159 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7160 information:
7162 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7163 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7165 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7166 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7167 you were using the standard distribution binaries out of the
7168 archive. If you were using a locally built executable, try to
7169 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7170 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7173 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7174 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7175 \c{NASMENV} environment variable if any.
7177 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7178 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7179 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7180 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7181 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7182 compiler, what version, and what command line or options you used.
7183 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7184 with the command-line version of the compiler.)
7186 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7187 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7188 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7189 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7190 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7191 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7192 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7193 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7194 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7195 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7196 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7197 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7198 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7200 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7201 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7202 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7203 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7204 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7205 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7206 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7207 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7208 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7209 should be 77 instead'.
7211 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7212 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7213 generates the same file, or whether the problem is related to
7214 portability issues between our development platforms and yours. We
7215 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7216 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7217 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7218 for us.
7220 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7221 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7222 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7223 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7224 differently from us.
7227 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7229                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7231 \H{ndisintro} Introduction
7234 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7235 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7236 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7237 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7238 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7240 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7241 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7242 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7243 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7244 disassembles.
7247 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7249 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7250 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7251 are on a Unix system.
7254 \H{ndisrun} Running NDISASM
7256 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7258 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7260 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7261 provided of course that you remember to specify which it is to work
7262 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7263 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7265 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7266 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7267 summary of command line options.
7270 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7272 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7273 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7274 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7275 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7276 this.
7278 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7279 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7280 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7281 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7282 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7284 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7286 \c        ndisasm -o100h filename.com
7288 will do the trick.
7291 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7293 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7294 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7295 will faithfully plough through the data section, producing machine
7296 instructions wherever it can (although most of them will look
7297 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7298 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7299 Then it will reach the code section.
7301 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7302 instruction from part of the data section, and its file position is
7303 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7304 entirely possible that another spurious instruction will get
7305 generated, starting with the final byte of the data section, and
7306 then the correct first instruction in the code section will not be
7307 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7308 ideal.
7310 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7311 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7312 only handle 8192 sync points internally). The definition of a sync
7313 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7314 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7315 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7316 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7317 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7318 the instructions in your code section.
7320 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7321 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7322 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7325 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7327 rather than
7329 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7331 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7332 to, just by repeating the \c{-s} option.
7335 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7336 \I\c{auto-sync}
7338 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7339 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7340 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7341 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7342 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7343 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7344 needed.
7346 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7347 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7348 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7349 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7351 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7352 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7353 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7354 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7355 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7356 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7357 processed, there isn't much it can do about it...)
7359 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7360 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7361 the register contains) or involves a segment address (in which case
7362 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7363 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7365 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7366 points in all the right places, and save you from having to place
7367 any sync points manually. However, it should be stressed that
7368 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7369 you may still have to place some manually.
7371 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7372 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7373 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7374 options.
7376 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7377 fluke, something in your data section should disassemble to a
7378 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7379 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7380 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7381 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7382 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7383 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7384 suppress disassembly of the data area.
7387 \S{ndisother} Other Options
7389 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7390 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7391 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7392 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7394 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7395 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7396 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7397 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7398 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7399 anyway.
7402 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7404 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7405 possible, should be sent to
7406 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7407 developer's site at
7408 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7409 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7410 new features as well.
7412 \A{inslist} \i{Instruction List}
7414 \H{inslistintro} Introduction
7416 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7417 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7418 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7419  when appropriate, one or more usage flags.
7421 \& inslist.src