doc: clean up the "String Manipulation in Macros" section
[nasm/perl-rewrite.git] / doc / nasmdoc.src
blob7d2e3ce09792b4e26042e1f5427b27b5095dc72a
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{-O} \c{-O} option
26 \IR{-P} \c{-P} option
27 \IR{-U} \c{-U} option
28 \IR{-X} \c{-X} option
29 \IR{-a} \c{-a} option
30 \IR{-d} \c{-d} option
31 \IR{-e} \c{-e} option
32 \IR{-f} \c{-f} option
33 \IR{-g} \c{-g} option
34 \IR{-i} \c{-i} option
35 \IR{-l} \c{-l} option
36 \IR{-o} \c{-o} option
37 \IR{-p} \c{-p} option
38 \IR{-s} \c{-s} option
39 \IR{-u} \c{-u} option
40 \IR{-v} \c{-v} option
41 \IR{-W} \c{-W} option
42 \IR{-w} \c{-w} option
43 \IR{-y} \c{-y} option
44 \IR{-Z} \c{-Z} option
45 \IR{!=} \c{!=} operator
46 \IR{$, here} \c{$}, Here token
47 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
48 \IR{$$} \c{$$} token
49 \IR{%} \c{%} operator
50 \IR{%%} \c{%%} operator
51 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
52 \IA{%-1}{%+1}
53 \IR{%0} \c{%0} parameter count
54 \IR{&} \c{&} operator
55 \IR{&&} \c{&&} operator
56 \IR{*} \c{*} operator
57 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
58 \IR{/} \c{/} operator
59 \IR{//} \c{//} operator
60 \IR{<} \c{<} operator
61 \IR{<<} \c{<<} operator
62 \IR{<=} \c{<=} operator
63 \IR{<>} \c{<>} operator
64 \IR{=} \c{=} operator
65 \IR{==} \c{==} operator
66 \IR{>} \c{>} operator
67 \IR{>=} \c{>=} operator
68 \IR{>>} \c{>>} operator
69 \IR{?} \c{?} MASM syntax
70 \IR{^} \c{^} operator
71 \IR{^^} \c{^^} operator
72 \IR{|} \c{|} operator
73 \IR{||} \c{||} operator
74 \IR{~} \c{~} operator
75 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
76 \IA{%$$}{%$}
77 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
78 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
79 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
80 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
81 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
82 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
83 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
84 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
85 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
86 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
87 variables
88 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
89 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
90 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
91 \IR{autoconf} Autoconf
92 \IR{bin} bin
93 \IR{bitwise and} bitwise AND
94 \IR{bitwise or} bitwise OR
95 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
96 \IR{block ifs} block IFs
97 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
98 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
99 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
100 \IR{bsd} BSD
101 \IR{c calling convention} C calling convention
102 \IR{c symbol names} C symbol names
103 \IA{critical expressions}{critical expression}
104 \IA{command line}{command-line}
105 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
106 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
107 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
108 \IA{character constants}{character constant}
109 \IR{common object file format} Common Object File Format
110 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
111 in \c{elf}
112 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
113 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
114 \IR{declaring structure} declaring structures
115 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
116 \IR{devpac} DevPac
117 \IR{djgpp} DJGPP
118 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
119 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
120 \IR{dos} DOS
121 \IR{dos archive} DOS archive
122 \IR{dos source archive} DOS source archive
123 \IA{effective address}{effective addresses}
124 \IA{effective-address}{effective addresses}
125 \IR{elf} ELF
126 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
127 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
128 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
129 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
130 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
131 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
132 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
133 \IR{freebsd} FreeBSD
134 \IR{freelink} FreeLink
135 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
136 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
137 convention
138 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
139 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
140 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
141 \IR{got} GOT
142 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
143 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
144 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
145 \IR{intel number formats} Intel number formats
146 \IR{linux, elf} Linux, ELF
147 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
148 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
149 \IR{logical and} logical AND
150 \IR{logical or} logical OR
151 \IR{logical xor} logical XOR
152 \IR{masm} MASM
153 \IA{memory reference}{memory references}
154 \IR{minix} Minix
155 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
156 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
157 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
158 \IR{mmx registers} MMX registers
159 \IA{modr/m}{modr/m byte}
160 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
161 \IR{ms-dos} MS-DOS
162 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
163 \IR{multipush} \c{multipush} macro
164 \IR{nan} NaN
165 \IR{nasm version} NASM version
166 \IR{netbsd} NetBSD
167 \IR{omf} OMF
168 \IR{openbsd} OpenBSD
169 \IR{operating system} operating system
170 \IR{os/2} OS/2
171 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
172 \IR{passes} passes, assembly
173 \IR{perl} Perl
174 \IR{pic} PIC
175 \IR{pharlap} PharLap
176 \IR{plt} PLT
177 \IR{plt} \c{PLT} relocations
178 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
179 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
180 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
181 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
182 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
183 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
184 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
185 Object File Format
186 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
187 \IA{repeating}{repeating code}
188 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
189 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
190 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
191 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
192 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
193 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
194 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
195 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
196 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
197 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
198 \IR{shift command} \c{shift} command
199 \IA{sib}{sib byte}
200 \IR{sib byte} SIB byte
201 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
202 \IR{solaris x86} Solaris x86
203 \IA{standard section names}{standardized section names}
204 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
205 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
206 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
207 \IR{tlink} \c{TLINK}
208 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
209 \IR{unicode} Unicode
210 \IR{unix} Unix
211 \IR{utf-8} UTF-8
212 \IR{utf-16} UTF-16
213 \IR{utf-32} UTF-32
214 \IA{sco unix}{unix, sco}
215 \IR{unix, sco} Unix, SCO
216 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
217 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
218 \IA{unix system v}{unix, system v}
219 \IR{unix, system v} Unix, System V
220 \IR{unixware} UnixWare
221 \IR{val} VAL
222 \IR{version number of nasm} version number of NASM
223 \IR{visual c++} Visual C++
224 \IR{www page} WWW page
225 \IR{win32} Win32
226 \IR{win32} Win64
227 \IR{windows} Windows
228 \IR{windows 95} Windows 95
229 \IR{windows nt} Windows NT
230 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
231 \# \IC{program entry point}{start point, program}
232 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
233 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
234 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
237 \C{intro} Introduction
239 \H{whatsnasm} What Is NASM?
241 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
242 for portability and modularity. It supports a range of object file
243 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
244 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
245 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
246 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
247 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
248 strong support for macros.
251 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
253 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
254 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
255 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
256 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
258 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
259 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
261 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
262 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
263 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
264 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
265 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
266 it (properly.)
268 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
269 doesn't seem to have much (or any) documentation.
271 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
272 DOS.
274 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
275 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
276 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
277 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
278 It's expensive too. And it's DOS-only.
280 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
281 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
282 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
283 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
284 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
285 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
286 Again.
289 \S{legal} License Conditions
291 Please see the file \c{COPYING}, supplied as part of any NASM
292 distribution archive, for the \i{license} conditions under which you
293 may use NASM.  NASM is now under the so-called GNU Lesser General
294 Public License, LGPL.
297 \H{contact} Contact Information
299 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
300 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
301 (see below for the link).
302 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
304 NASM has a \i{WWW page} at
305 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}. If it's
306 not there, google for us!
309 The original authors are \i{e\-mail}able as
310 \W{mailto:jules@dsf.org.uk}\c{jules@dsf.org.uk} and
311 \W{mailto:anakin@pobox.com}\c{anakin@pobox.com}.
312 The latter is no longer involved in the development team.
314 \i{New releases} of NASM are uploaded to the official sites
315 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}
316 and to
317 \W{ftp://ftp.kernel.org/pub/software/devel/nasm/}\i\c{ftp.kernel.org}
319 \W{ftp://ibiblio.org/pub/Linux/devel/lang/assemblers/}\i\c{ibiblio.org}.
321 Announcements are posted to
322 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
323 \W{news:alt.lang.asm}\i\c{alt.lang.asm} and
324 \W{news:comp.os.linux.announce}\i\c{comp.os.linux.announce}
326 If you want information about NASM beta releases, and the current
327 development status, please subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list
328 by registering at
329 \W{http://sourceforge.net/projects/nasm}\c{http://sourceforge.net/projects/nasm}.
332 \H{install} Installation
334 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
336 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
337 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
338 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
339 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
341 The archive will contain a set of executable files: the NASM
342 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
343 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
344 RDOFF file format.
346 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
347 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
348 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
349 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
350 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
351 under other versions of Windows as well.)
353 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
354 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
355 so you can delete it if you need to save space; however, you may
356 want to keep the documentation or test programs.
358 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
359 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
360 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
361 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
362 the source archive.
364 Note that a number of files are generated from other files by Perl
365 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
366 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
367 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
368 documentation. It is possible future source distributions may not
369 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
370 platforms, including DOS and Windows, are available from
371 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
374 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
376 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
377 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
378 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
379 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
380 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
382 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
383 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
384 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
385 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
386 accordingly.
388 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
389 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
390 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
391 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
392 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
393 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
394 install the programs yourself.
396 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
397 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
398 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
399 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
402 \C{running} Running NASM
404 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
406 To assemble a file, you issue a command of the form
408 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
410 For example,
412 \c nasm -f elf myfile.asm
414 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
416 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
418 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
420 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
421 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
422 to give a listing file name, for example:
424 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
426 To get further usage instructions from NASM, try typing
428 \c nasm -h
430 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
431 are.
433 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
434 or \c{ELF}, type
436 \c file nasm
438 (in the directory in which you put the NASM binary when you
439 installed it). If it says something like
441 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
443 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
444 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
446 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
448 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
449 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
450 and are rare these days.)
452 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
453 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
454 messages.
457 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
459 NASM will normally choose the name of your output file for you;
460 precisely how it does this is dependent on the object file format.
461 For Microsoft object file formats (\i\c{obj} and \i\c{win32}), it
462 will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
463 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
464 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\i\c{aout},
465 \i\c{coff}, \i\c{elf}, \i\c{macho} and \i\c{as86}) it will substitute \c{.o}. For
466 \i\c{rdf}, it will use \c{.rdf}, and for the \i\c{bin} format it
467 will simply remove the extension, so that \c{myfile.asm} produces
468 the output file \c{myfile}.
470 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
471 has the same name as the input file, in which case it will give a
472 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
474 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
475 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
476 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
477 with the name you wish for the output file, either with or without
478 an intervening space. For example:
480 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
481 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
483 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
484 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
487 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
489 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
490 output file format for you itself. In the distribution versions of
491 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
492 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
493 choose what you want the default to be.
495 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
496 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
498 A complete list of the available output file formats can be given by
499 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
502 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
504 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
505 optional space) by a file name, NASM will generate a
506 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
507 code are listed on the left, and the actual source code, with
508 expansions of multi-line macros (except those which specifically
509 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
510 right. For example:
512 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
514 If a list file is selected, you may turn off listing for a 
515 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
516 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user 
517 form" (without the brackets). This can be used to list only 
518 sections of interest, avoiding excessively long listings.
521 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
523 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
524 This can be redirected to a file for further processing. For example:
526 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
529 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
531 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
532 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
533 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
534 dependency list without a prefix.
537 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
539 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
540 output to a file, rather than to stdout.  For example:
542 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
545 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
547 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
548 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
549 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
550 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
551 updated dependencies with every assembly session.  For example:
553 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
556 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
558 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
559 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
560 specified by the \c{-o} option.
563 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
565 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
566 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
567 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
568 quotable in Make.
571 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
573 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
574 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
575 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
576 file has been removed.
579 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
581 This option is used to select the format of the debug information
582 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
583 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
584 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
585 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
586 if \c{-F} is specified.
588 A complete list of the available debug file formats for an output
589 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
590 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
592 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which 
593 is not built into NASM by default. For information on how
594 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
597 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
599 This option can be used to generate debugging information in the specified
600 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting 
601 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
602 If no debug information is currently implemented in the selected output 
603 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
606 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
608 This option can be used to select an error reporting format for any 
609 error messages that might be produced by NASM.
611 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
612 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is 
613 the default and looks like this:
615 \c filename.asm:65: error: specific error message 
617 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
618 error was detected, \c{65} is the source file line number on which 
619 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
620 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
621 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
623 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
624 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
626 \c filename.asm(65) : error: specific error message
628 where the only difference is that the line number is in parentheses
629 instead of being delimited by colons.  
631 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
633 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
635 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
636 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
637 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
638 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
639 example) you want to load them into an editor.
641 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
642 which causes errors to be sent to the specified files rather than
643 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
644 the errors into a file by typing
646 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
648 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
649 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
650 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
652 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
654 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
655 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
656 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
657 program, you can type:
659 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
661 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
664 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
666 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
667 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
668 search for the given file not only in the current directory, but also
669 in any directories specified on the command line by the use of the
670 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
671 library}, for example, by typing
673 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
675 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
676 optional).
678 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
679 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
680 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
681 prepended exactly as written to the name of the include file.
682 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
683 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
685 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
686 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
687 to search for the file \c{foobar.i}...)
689 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
690 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
691 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
692 \k{nasmenv}).
694 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
695 be specified as \c{-I}.
698 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
700 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
701 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
702 option. So running
704 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
706 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
707 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
709 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
710 option can also be specified as \c{-P}.
713 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
715 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
716 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
717 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
718 could code
720 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
722 as an alternative to placing the directive
724 \c %define FOO 100
726 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
727 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
728 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
729 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
730 \c{-dDEBUG}.
732 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
733 be specified as \c{-D}.
736 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
738 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
739 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
740 option specified earlier on the command lines.
742 For example, the following command line:
744 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
746 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
747 program. This is useful to override options specified at a different
748 point in a Makefile.
750 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
751 be specified as \c{-U}.
754 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
756 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
757 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
758 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
759 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
760 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
761 if the \c{-o} option is also used).
763 This option cannot be applied to programs which require the
764 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
765 which depend on the values of symbols: so code such as
767 \c %assign tablesize ($-tablestart)
769 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
771 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
772 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
773 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
775 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
777 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
778 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
779 completely and assume the compiler has already done it, to save time
780 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
781 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
782 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
785 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
787 NASM defaults to not optimizing operands which can fit into a signed byte.
788 This means that if you want the shortest possible object code,
789 you have to enable optimization.
791 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
792 levels of optimization.  The syntax is:
794 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
795         if a short form is not specified, except conditional jumps.
796         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
798 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
799         which will fit in a signed byte are optimized,
800         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
801         to the long form unless otherwise specified.
803 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
804         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
805         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
806         has been used (see \k{strict}).  For compatability with earlier
807         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
808         one. This number has no effect on the actual number of passes.
810 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses.
812 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
813 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
816 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
818 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
819 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
821 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
823 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
824 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
825 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
826 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
827 Note that you lose the ability to override the default address type for
828 the instruction.
830 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
831 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
832 \c{include}, \c{local})
834 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
836 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
837 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
838 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
839 conditions are reported like errors, but come up with the word
840 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
841 generating an output file and returning a success status to the
842 operating system.
844 Some conditions are even less severe than that: they are only
845 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
846 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
847 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
848 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
849 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
850 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
852 The \i{suppressible warning} classes are:
854 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
855 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
856 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
857 you might want to disable it.
859 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This 
860 warning class is disabled by default.
862 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
863 parameters than optional parameters. This warning class
864 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
866 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
867 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
868 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
869 see \k{syntax} for more information.
871 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
872 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
874 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations 
875 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this. 
876 This warning class is disabled by default.
878 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
879 Enabled by default.
881 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
882 Disabled by default.
884 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
885 Disabled by default.
887 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
888 Enabled by default.
890 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
891 Enabled by default.
893 \b \i\c{error} causes warnings to be treated as errors.  Disabled by
894 default.
896 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes (not
897 including \c{error}).  Thus, \c{-w+all} enables all available warnings.
899 In addition, you can set warning classes across sections.
900 Warning classes may be enabled with \i\c{[warning +warning-name]},
901 disabled with \i\c{[warning -warning-name]} or reset to their
902 original value with \i\c{[warning *warning-name]}. No "user form"
903 (without the brackets) exists.
905 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
906 \c{-Wwarning} and \c{-Wno-warning} instead of \c{-w+warning} and
907 \c{-w-warning}, respectively.
910 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
912 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
913 and the date on which it was compiled.
915 You will need the version number if you report a bug.
917 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
919 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available 
920 debug info formats for the given output format. The default format 
921 is indicated by an asterisk. For example:
923 \c nasm -f elf -y
925 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
926 \c   ('*' denotes default):
927 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
928 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
931 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
933 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append 
934 (respectively) the given argument to all \c{global} or
935 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the 
936 underscore to all global and external variables, as C sometimes 
937 (but not always) likes it.
940 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
942 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
943 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
944 processed before the real command line. You can use this to define
945 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
946 options in the \c{NASMENV} variable.
948 The value of the variable is split up at white space, so that the
949 value \c{-s -ic:\\nasmlib} will be treated as two separate options.
950 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
951 what you might want, because it will be split at the space and the
952 NASM command-line processing will get confused by the two
953 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
955 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
956 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
957 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
958 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
959 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib} is equivalent to setting it to \c{-s
960 -ic:\\nasmlib}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
962 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
963 changed with version 0.98.31.
966 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
968 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
969 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
970 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
971 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
972 skipping this section.
975 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
977 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
978 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
979 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
980 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
981 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
982 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
983 will distinguish between labels differing only in case.
986 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
988 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
989 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
990 practical, for the user to look at a single line of NASM code
991 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
992 if you declare, for example,
994 \c foo     equ     1
995 \c bar     dw      2
997 then the two lines of code
999 \c         mov     ax,foo
1000 \c         mov     ax,bar
1002 generate completely different opcodes, despite having
1003 identical-looking syntaxes.
1005 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1006 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1007 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1008 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1009 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1010 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1011 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1012 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1014 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1015 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1016 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1017 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1018 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1019 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1021 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1022 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1023 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1024 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1025 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1026 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1027 \e{everything} is a label.
1029 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1030 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1031 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1032 portion outside square brackets and another portion inside. The
1033 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1034 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1037 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1039 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1040 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1041 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1042 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1043 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1044 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1045 \c{mov word [var],2}.
1047 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1048 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1049 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1050 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1051 the strings being manipulated.
1054 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1056 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1057 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1058 choose to put in your segment registers, and will never
1059 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1062 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1064 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1065 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1066 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1067 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1068 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1069 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1070 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1071 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1072 track of which external variable definitions are far and which are
1073 near.
1076 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1078 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1079 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1080 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1081 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1083 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1084 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1085 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1086 on a misunderstanding by the authors.
1089 \S{qsother} Other Differences
1091 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1092 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1094 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1095 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1096 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1097 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1098 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1099 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1100 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1102 In addition to all of this, macros and directives work completely
1103 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1104 details.
1107 \C{lang} The NASM Language
1109 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1111 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1112 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1113 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1115 \c label:    instruction operands        ; comment
1117 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1118 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1119 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1120 presence and nature of the instruction field.
1122 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1123 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1124 backslash-ended line.
1126 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1127 have white space before them, or instructions may have no space
1128 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1129 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1130 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1131 valid source line which does nothing but define a label. Running
1132 NASM with the command-line option
1133 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1134 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1136 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1137 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1138 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1139 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1140 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1141 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1142 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1143 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1144 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of 
1145 an identifier is 4095 characters.
1147 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1148 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1149 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1150 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1151 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1152 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1153 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1154 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1155 override}segment register as an instruction prefix: coding
1156 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1157 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1158 syntactic features of the language, but for instructions such as
1159 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1160 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1161 \c{es lodsb}.
1163 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1164 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1165 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1167 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1168 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1170 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1171 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1172 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1173 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1174 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1175 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1177 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1178 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1179 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1180 \# Details of
1181 \# all forms of each supported instruction are given in
1182 \# \k{iref}.
1183 For example, you can code:
1185 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1186 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1188 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1189 \c         fadd    to st1          ; so does this
1191 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1192 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1193 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1196 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1198 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1199 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1200 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1201 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1202 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1203 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1204 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1205 prefix.
1208 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1210 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1211 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1212 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1213 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1215 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1216 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1217 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1218 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1219 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1220 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1221 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1222 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1223 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1224 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1225 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1226 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1227 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1229 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1232 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1234 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1235 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1236 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1237 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1238 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1239 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1240 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1241 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1242 expression}: see \k{crit}.
1244 For example:
1246 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1247 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1248 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1249 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1251 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1253 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1254 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1255 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1256 directly into a game executable file. It can be called in one of
1257 these three ways:
1259 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1260 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1261 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1262 \c                                    ; actually include at most 512
1264 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1265 macro version searches for the file in the include file search path
1266 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1267 overridden if desired.
1270 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1272 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1273 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1274 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1275 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1276 example,
1278 \c message         db      'hello, world'
1279 \c msglen          equ     $-message
1281 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1282 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1283 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1284 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1285 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1286 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1289 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1291 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1292 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1293 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1294 code
1296 \c zerobuf:        times 64 db 0
1298 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1299 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1300 \e{expression}, so you can do things like
1302 \c buffer: db      'hello, world'
1303 \c         times 64-$+buffer db ' '
1305 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1306 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1307 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1309 \c         times 100 movsb
1311 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1312 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1313 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1315 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1317 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1318 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1319 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1320 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1321 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1324 \H{effaddr} Effective Addresses
1326 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1327 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1328 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1329 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1330 example:
1332 \c wordvar dw      123
1333 \c         mov     ax,[wordvar]
1334 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1335 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1337 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1338 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1340 More complicated effective addresses, such as those involving more
1341 than one register, work in exactly the same way:
1343 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1344 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1346 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1347 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1348 all right:
1350 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1351 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1353 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1354 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1355 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1356 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1357 generate the latter on the grounds that the former requires four
1358 bytes to store a zero offset.
1360 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1361 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1362 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1363 default segment registers.
1365 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1366 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1367 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1368 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1369 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1370 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1371 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1372 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1373 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1374 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1375 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1377 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1378 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1379 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1380 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1381 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1382 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1383 the offset to be lost.
1385 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1386 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1387 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1388 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1389 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1390 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1392 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1393 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1394 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1395 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1398 \H{const} \i{Constants}
1400 NASM understands four different types of constant: numeric,
1401 character, string and floating-point.
1404 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1406 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1407 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1408 suffix \c{H} or \c{X}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} for \i{hexadecimal},
1409 \i{octal} and \i{binary} respectively, or you can prefix \c{0x} for
1410 hexadecimal in the style of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal
1411 in the style of Borland Pascal. Note, though, that the \I{$,
1412 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1413 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1414 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1415 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0o} or
1416 \c{0q} for octal, and \c{0b} for binary.  Please note that unlike C, a
1417 \c{0} prefix by itself does \e{not} imply an octal constant!
1419 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1420 up long strings.
1422 Some examples (all producing exactly the same code):
1424 \c         mov     ax,200          ; decimal
1425 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1426 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1427 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1428 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1429 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1430 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1431 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1432 \c         mov     ax,310q         ; octal
1433 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1434 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1435 \c         mov     ax,0q310        ; hex yet again
1436 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1437 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1438 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1440 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1442 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1443 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1444 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1445 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1446 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1447 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1448 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1451 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1453 \c       \'          single quote (')
1454 \c       \"          double quote (")
1455 \c       \`          backquote (`)
1456 \c       \\\          backslash (\)
1457 \c       \?          question mark (?)
1458 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1459 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1460 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1461 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1462 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1463 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1464 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1465 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1466 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1467 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1468 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1469 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1471 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1472 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1473 sequence.
1475 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1476 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1478 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1479 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1480 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1483 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1485 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1486 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1488 A character constant with more than one byte will be arranged
1489 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1491 \c           mov eax,'abcd'
1493 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1494 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1495 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1496 the sense of character constants understood by the Pentium's
1497 \i\c{CPUID} instruction.
1500 \S{strconst} \i{String Constants}
1502 String constants are character strings used in the context of some
1503 pseudo-instructions, namely the
1504 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1505 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1506 certain preprocessor directives.
1508 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1509 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1510 for the conditions. So the following are equivalent:
1512 \c       db    'hello'               ; string constant
1513 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1515 And the following are also equivalent:
1517 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1518 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1519 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1521 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1522 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1523 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1524 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1525 or four-character constants are treated as strings when they are
1526 operands to \c{DW}, and so forth.
1528 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1530 The special operators \i\c{__utf16__} and \i\c{__utf32__} allows
1531 definition of Unicode strings.  They take a string in UTF-8 format and
1532 converts it to (littleendian) UTF-16 or UTF-32, respectively.
1534 For example:
1536 \c %define u(x) __utf16__(x)
1537 \c %define w(x) __utf32__(x)
1539 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1540 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1542 \c{__utf16__} and \c{__utf32__} can be applied either to strings
1543 passed to the \c{DB} family instructions, or to character constants in
1544 an expression context.  
1546 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1548 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1549 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1550 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1551 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1552 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1553 \i\c{__float128h__}.
1555 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1556 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1557 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1558 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1559 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.  NASM also
1560 support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x}, hexadecimal
1561 digits, period, optionally more hexadeximal digits, then optionally a
1562 \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent in decimal
1563 notation.
1565 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1566 floating-point constants as well.
1568 Some examples:
1570 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1571 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1572 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1573 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1574 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1575 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1576 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1577 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1578 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1579 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1580 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1582 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1583 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1584 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1585 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1586 called a "\i{minifloat}."
1588 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1589 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1590 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1591 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1592 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1593 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1594 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1595 floating-point number, respectively.
1597 For example:
1599 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1601 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1602 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1604 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1606 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1607 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1608 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1609 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1610 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1611 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1612 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1613 of floating-point routines, which would significantly increase the
1614 size of the assembler for very little benefit.
1616 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1617 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1618 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1619 respectively.  These are normally used as macros:
1621 \c %define Inf __Infinity__
1622 \c %define NaN __QNaN__
1624 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1626 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1628 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1629 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1630 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1632 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1633 digits.
1635 For example:
1637 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1638 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1639 \c       dt +0p33
1640 \c       dt 33p
1643 \H{expr} \i{Expressions}
1645 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1646 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1647 appropriate size.
1649 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1650 calculations to involve the current assembly position: the
1651 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1652 position at the beginning of the line containing the expression; so
1653 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1654 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1655 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1657 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1658 increasing order of \i{precedence}.
1661 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1663 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1664 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1665 arithmetic operator supported by NASM.
1668 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1670 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1673 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1675 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1678 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1680 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1681 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1682 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1683 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1684 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1687 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1688 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1690 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1691 subtraction.
1694 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1695 \i{Multiplication} and \i{Division}
1697 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1698 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1699 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1700 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1701 \i{signed modulo} operators respectively.
1703 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1704 operation of the signed modulo operator.
1706 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1707 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1708 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1711 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1712 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1714 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1715 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1716 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1717 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1718 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1719 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1722 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1724 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1725 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1726 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1727 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1729 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1730 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1731 the symbol makes sense. So the code
1733 \c         mov     ax,seg symbol
1734 \c         mov     es,ax
1735 \c         mov     bx,symbol
1737 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1739 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1740 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1741 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1742 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1743 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1745 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1746 \c         mov     es,ax
1747 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1749 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1750 pointer to the symbol \c{symbol}.
1752 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1753 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1754 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1755 could code either of
1757 \c         call    (seg procedure):procedure
1758 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1760 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1761 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1762 practice.)
1764 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1765 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1766 to \c{CALL} in these examples.
1768 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1769 must code
1771 \c         dw      symbol, seg symbol
1773 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1774 invent one using the macro processor.
1777 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1779 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1780 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1781 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD} or \c{YWORD}), but will
1782 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1783 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1784 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1785 in \c{BITS 16} mode,
1787 \c         push dword 33
1789 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1791 \c         push strict dword 33
1793 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1794 21 00 00 00}.
1796 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1797 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1800 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1802 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1803 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1804 called \e{Critical Expressions}.
1806 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1807 code and data, so that the second pass, when generating all the
1808 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1809 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1810 symbol declared after the code in question. For example,
1812 \c         times (label-$) db 0
1813 \c label:  db      'Where am I?'
1815 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1816 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1817 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1818 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1819 code
1821 \c         times (label-$+1) db 0
1822 \c label:  db      'NOW where am I?'
1824 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1825 wrong!
1827 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1828 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1829 value is required to be computable in the first pass, and which must
1830 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1831 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1833 \H{locallab} \i{Local Labels}
1835 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1836 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1837 label, which means that it is associated with the previous non-local
1838 label. So, for example:
1840 \c label1  ; some code
1842 \c .loop
1843 \c         ; some more code
1845 \c         jne     .loop
1846 \c         ret
1848 \c label2  ; some code
1850 \c .loop
1851 \c         ; some more code
1853 \c         jne     .loop
1854 \c         ret
1856 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1857 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1858 are kept separate by virtue of each being associated with the
1859 previous non-local label.
1861 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1862 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1863 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1864 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1865 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1866 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1867 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1868 to, you could write
1870 \c label3  ; some more code
1871 \c         ; and some more
1873 \c         jmp label1.loop
1875 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1876 define a label which can be referenced from anywhere but which
1877 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1878 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1879 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1880 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1881 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1882 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1883 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1884 to the local label mechanism. So you could code
1886 \c label1:                         ; a non-local label
1887 \c .local:                         ; this is really label1.local
1888 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1889 \c label2:                         ; another non-local label
1890 \c .local:                         ; this is really label2.local
1892 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1894 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1895 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1896 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}).
1899 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1901 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1902 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1903 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1904 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1905 sign.
1907 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1908 character into a single line.  Thus:
1910 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1911 \c         THIS_VALUE
1913 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1914 sequence.
1916 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1918 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1920 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1921 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1922 things like
1924 \c %define ctrl    0x1F &
1925 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1927 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1929 which will expand to
1931 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1933 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1934 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1935 not at definition time. Thus the code
1937 \c %define a(x)    1+b(x)
1938 \c %define b(x)    2*x
1940 \c         mov     ax,a(8)
1942 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1943 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1945 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1946 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1947 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1948 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1949 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1950 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1951 \c{bar}.
1953 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1954 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
1955 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
1956 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
1957 Hence, if you code
1959 \c %define a(x)    1+a(x)
1961 \c         mov     ax,a(3)
1963 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
1964 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
1965 for an example of its use.
1967 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
1968 macros: if you write
1970 \c %define foo(x)   1+x
1971 \c %define foo(x,y) 1+x*y
1973 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
1974 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
1975 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
1976 you define
1978 \c %define foo bar
1980 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
1981 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
1982 \e{with} parameters, and vice versa.
1984 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
1985 perfectly well define a macro with
1987 \c %define foo bar
1989 and then re-define it later in the same source file with
1991 \c %define foo baz
1993 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
1994 according to the most recent definition. This is particularly useful
1995 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
1997 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
1998 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2001 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2003 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2004 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2005 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2006 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2007 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2009 Suppose you have the following code:
2011 \c %define  isTrue  1
2012 \c %define  isFalse isTrue
2013 \c %define  isTrue  0
2015 \c val1:    db      isFalse
2017 \c %define  isTrue  1
2019 \c val2:    db      isFalse
2021 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2022 This is because, when a single-line macro is defined using
2023 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2024 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2025 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2026 time it is 1.
2028 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2029 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2030 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2032 \c %xdefine isTrue  1
2033 \c %xdefine isFalse isTrue
2034 \c %xdefine isTrue  0
2036 \c val1:    db      isFalse
2038 \c %xdefine isTrue  1
2040 \c val2:    db      isFalse
2042 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2043 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2044 the time that \c{isFalse} was defined.
2047 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2049 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2050 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2051 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2052 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2054 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value 
2056 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2057 select between them.  Similarly, the two statements:
2059 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2060 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2062 have, in fact, exactly the same effect.
2064 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2065 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2068 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2070 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2071 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2072 several similar macros that perform similar functions.
2074 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2075 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2077 As an example, consider the following:
2079 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2081 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2082 \c         .COM1addr       RESW    1
2083 \c         .COM2addr       RESW    1
2084 \c         ; ..and so on
2085 \c endstruc
2087 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2088 we can end up with:
2090 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2091 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2093 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2094 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2096 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2098 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2100 Now the above code can be written as:
2102 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2103 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2105 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2106 in turn, reduce typing errors).
2109 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2111 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2112 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2113 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2114 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2115 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2116 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2118 For example:
2120 \c %idefine Foo mov %?,%??
2122 \c         foo
2123 \c         FOO
2125 will expand to:
2127 \c         mov foo,Foo
2128 \c         mov FOO,Foo
2130 The sequence:
2132 \c %idefine keyword $%?
2134 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2135 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2137 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2140 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2142 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2143 example, the following sequence:
2145 \c %define foo bar
2146 \c %undef  foo
2148 \c         mov     eax, foo
2150 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2151 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2153 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2154 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2155 \k{opt-u}.
2158 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2160 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2161 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2162 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2163 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2165 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2166 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2167 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2168 \c{%assign} directive is processed.
2170 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2171 later, so you can do things like
2173 \c %assign i i+1
2175 to increment the numeric value of a macro.
2177 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2178 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2179 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2181 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2182 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2183 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2184 involving a register).
2187 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2189 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2190 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2191 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2192 before definition.
2194 For example:
2196 \c %defstr test TEST
2198 is equivalent to
2200 \c %define test 'TEST'
2202 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2203 \k{getenv}):
2205 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2208 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2210 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2211 supports a few simple string handling macro operators from which
2212 more complex operations can be constructed.
2214 All the string operators define or redefine a value (either a string
2215 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2216 value, it may change the style of quoting of the input string or
2217 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2219 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2221 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2222 a single-line macro.
2224 For example:
2226 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2228 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2229 Similarly:
2231 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2233 ... would assign the value \c{`"foo"\\'bar'`} to \c{beta}.
2235 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2238 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2240 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2241 For example:
2243 \c %strlen charcnt 'my string'
2245 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2246 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2247 was a literal string but it could also have been a single-line
2248 macro that expands to a string, as in the following example:
2250 \c %define sometext 'my string'
2251 \c %strlen charcnt sometext
2253 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2254 assigned the value of 9.
2257 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2259 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2260 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2261 than the description:
2263 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2264 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2265 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2266 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2267 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2268 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2270 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2271 single-line macro to be created and the second is the string. The
2272 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2273 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2274 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2275 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2276 values out of range result in an empty string.  A negative length
2277 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2278 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2281 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2283 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2284 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2285 this.
2287 \c %macro  prologue 1
2289 \c         push    ebp
2290 \c         mov     ebp,esp
2291 \c         sub     esp,%1
2293 \c %endmacro
2295 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2296 invoke the macro with a call such as
2298 \c myfunc:   prologue 12
2300 which would expand to the three lines of code
2302 \c myfunc: push    ebp
2303 \c         mov     ebp,esp
2304 \c         sub     esp,12
2306 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2307 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2308 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2309 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2310 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2311 \c{%3} and so on.
2313 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2314 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2316 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2317 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2318 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2319 things like
2321 \c %macro  silly 2
2323 \c     %2: db      %1
2325 \c %endmacro
2327 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2328 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2329 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2332 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2334 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2335 defining the same macro name several times with different numbers of
2336 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2337 parameters at all. So you could define
2339 \c %macro  prologue 0
2341 \c         push    ebp
2342 \c         mov     ebp,esp
2344 \c %endmacro
2346 to define an alternative form of the function prologue which
2347 allocates no local stack space.
2349 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2350 instruction; for example, you might want to define
2352 \c %macro  push 2
2354 \c         push    %1
2355 \c         push    %2
2357 \c %endmacro
2359 so that you could code
2361 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2362 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2364 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2365 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2366 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2367 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2368 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2369 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2372 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2374 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2375 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2376 calling the same macro multiple times will use a different label
2377 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2378 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2379 flag is set by doing this:
2381 \c %macro  retz 0
2383 \c         jnz     %%skip
2384 \c         ret
2385 \c     %%skip:
2387 \c %endmacro
2389 You can call this macro as many times as you want, and every time
2390 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2391 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2392 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2393 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2394 interfering with the local label mechanism, as described in
2395 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2396 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2397 they interfere with macro-local labels.
2400 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2402 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2403 command line into one parameter definition, possibly after
2404 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2405 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2406 you might want to be able to write
2408 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2410 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2411 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2412 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2413 the last defined one along with the separating commas. So if you
2414 code:
2416 \c %macro  writefile 2+
2418 \c         jmp     %%endstr
2419 \c   %%str:        db      %2
2420 \c   %%endstr:
2421 \c         mov     dx,%%str
2422 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2423 \c         mov     bx,%1
2424 \c         mov     ah,0x40
2425 \c         int     0x21
2427 \c %endmacro
2429 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2430 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2431 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2432 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2433 \c{db}.
2435 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2436 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2437 \c{%macro} line.
2439 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2440 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2441 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2442 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2443 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2444 into account when overloading macros, and will not allow you to
2445 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2446 example).
2448 Of course, the above macro could have been implemented as a
2449 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2450 look like
2452 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2454 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2455 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2456 definition.
2458 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2461 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2463 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2464 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2465 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2467 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2469 \c         writefile 2,%1
2470 \c         mov     ax,0x4c01
2471 \c         int     0x21
2473 \c %endmacro
2475 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2476 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2477 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2478 called with no parameters, in which case it will use the default
2479 error message supplied in the macro definition.
2481 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2482 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2483 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2484 optional ones. So if a macro definition began with the line
2486 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2488 then it could be called with between one and three parameters, and
2489 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2490 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2491 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2493 You can provide extra information to a macro by providing
2494 too many default parameters:
2496 \c %macro quux 1 something
2498 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2499 more information.
2500 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2501 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2502 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2503 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2504 when the macro is defined, not when it is expanded.
2506 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2507 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2508 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2509 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2510 parameters were really passed to the macro call.
2512 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2513 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2514 and more useful, by changing the first line of the definition to
2516 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2518 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2519 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2520 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2523 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2525 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2526 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2527 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2528 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2529 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2530 Examples are given in \k{rotate}.
2533 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2535 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2536 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2537 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2538 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2539 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2540 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2542 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2543 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2544 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2545 argument list reappear on the right, and vice versa.
2547 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2548 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2549 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2550 parameters are rotated to the right.
2552 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2553 restore a set of registers might work as follows:
2555 \c %macro  multipush 1-*
2557 \c   %rep  %0
2558 \c         push    %1
2559 \c   %rotate 1
2560 \c   %endrep
2562 \c %endmacro
2564 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2565 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2566 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2567 one place to the left, so that the original second argument is now
2568 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2569 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2570 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2572 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2573 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2574 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2576 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2577 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2578 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2579 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2580 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2581 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2582 order from the one in which they were pushed.
2584 This can be done by the following definition:
2586 \c %macro  multipop 1-*
2588 \c   %rep %0
2589 \c   %rotate -1
2590 \c         pop     %1
2591 \c   %endrep
2593 \c %endmacro
2595 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2596 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2597 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2598 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2599 iterated through in reverse order.
2602 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2604 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2605 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2606 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2607 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2608 table, you could code something like
2610 \c %macro keytab_entry 2
2612 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2613 \c                 db      %2
2615 \c %endmacro
2617 \c keytab:
2618 \c           keytab_entry F1,128+1
2619 \c           keytab_entry F2,128+2
2620 \c           keytab_entry Return,13
2622 which would expand to
2624 \c keytab:
2625 \c keyposF1        equ     $-keytab
2626 \c                 db     128+1
2627 \c keyposF2        equ     $-keytab
2628 \c                 db      128+2
2629 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2630 \c                 db      13
2632 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2633 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2635 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2636 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2637 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2638 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2639 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2640 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2641 (literal text to be concatenated to the parameter).
2643 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2644 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2645 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2646 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2647 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2648 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2649 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2650 real names of macro-local labels means that the two usages
2651 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2652 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2654 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2655 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2656 purpose of concatenation.
2658 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2661 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2663 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2664 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2665 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2666 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2667 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2668 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2669 condition code.
2671 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2672 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2673 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2674 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2676 \c %macro  retc 1
2678 \c         j%-1    %%skip
2679 \c         ret
2680 \c   %%skip:
2682 \c %endmacro
2684 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2685 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2686 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2687 \c{JPE}.
2689 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2690 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2691 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2692 because no inverse condition code exists.
2695 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2697 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2698 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2699 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2700 see which instructions in the macro expansion are generating what
2701 code; however, for some macros this clutters the listing up
2702 unnecessarily.
2704 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2705 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2706 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2707 the number of parameters, like this:
2709 \c %macro foo 1.nolist
2711 Or like this:
2713 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2715 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2717 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2718 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2719 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2720 that argument specification.
2722 For example:
2724 \c %macro foo 1-3
2725 \c         ; Do something
2726 \c %endmacro
2727 \c %unmacro foo 1-3
2729 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2731 \c %macro bar 1-3
2732 \c         ; Do something
2733 \c %endmacro
2734 \c %unmacro bar 1
2736 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2737 specification does not match exactly.
2739 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2741 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2742 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2743 syntax of this feature looks like this:
2745 \c %if<condition>
2746 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2747 \c %elif<condition2>
2748 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2749 \c %else
2750 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2751 \c %endif
2753 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2755 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2756 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2758 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2759 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2760 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2761 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2763 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2764 single-line macro existence}
2766 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2767 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2768 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2769 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2771 For example, when debugging a program, you might want to write code
2772 such as
2774 \c           ; perform some function
2775 \c %ifdef DEBUG
2776 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2777 \c %endif
2778 \c           ; go and do something else
2780 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2781 version of the program which produced debugging messages, and remove
2782 the option to generate the final release version of the program.
2784 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2785 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2786 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2787 \i\c{%elifndef}.
2790 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2791 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2793 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2794 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2796 For example, you may be working with a large project and not have control
2797 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2798 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2799 does exist.
2801 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2802 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2804 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2806 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2808 \c %else
2810 \c      %macro MyMacro 1-3
2812 \c              ; insert code to define the macro
2814 \c      %endmacro
2816 \c %endif
2818 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2819 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2820 conflict.
2822 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2823 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2824 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2827 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2828 stack}
2830 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2831 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2832 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2833 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2834 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2836 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2837 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2840 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2841 arbitrary numeric expressions}
2843 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2844 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2845 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2846 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2847 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2849 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2850 a critical expression (see \k{crit}).
2852 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2853 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2854 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2855 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2856 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2857 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2858 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2859 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2860 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2861 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2862 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2863 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2864 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2865 for true and 0 for false.
2867 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2868 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2870 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2871 Identity\I{testing, exact text identity}
2873 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2874 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2875 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2876 Differences in white space are not counted.
2878 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2880 For example, the following macro pushes a register or number on the
2881 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2883 \c %macro  pushparam 1
2885 \c   %ifidni %1,ip
2886 \c         call    %%label
2887 \c   %%label:
2888 \c   %else
2889 \c         push    %1
2890 \c   %endif
2892 \c %endmacro
2894 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2895 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2896 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2897 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2899 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
2900 Types\I{testing, token types}
2902 Some macros will want to perform different tasks depending on
2903 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
2904 example, a string output macro might want to be able to cope with
2905 being passed either a string constant or a pointer to an existing
2906 string.
2908 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
2909 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
2910 the first token in the parameter exists and is an identifier.
2911 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
2912 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
2914 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2915 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
2917 \c %macro writefile 2-3+
2919 \c   %ifstr %2
2920 \c         jmp     %%endstr
2921 \c     %if %0 = 3
2922 \c       %%str:    db      %2,%3
2923 \c     %else
2924 \c       %%str:    db      %2
2925 \c     %endif
2926 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
2927 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
2928 \c   %else
2929 \c                 mov     dx,%2
2930 \c                 mov     cx,%3
2931 \c   %endif
2932 \c                 mov     bx,%1
2933 \c                 mov     ah,0x40
2934 \c                 int     0x21
2936 \c %endmacro
2938 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
2939 the following two ways:
2941 \c         writefile [file], strpointer, length
2942 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
2944 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
2945 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
2946 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
2947 it itself and works out the address and length for itself.
2949 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
2950 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
2951 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
2952 which case, all but the first two would be lumped together into
2953 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
2955 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
2956 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
2957 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
2958 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
2960 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
2962 Some macros will want to do different things depending on if it is
2963 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
2964 versus a multi-token sequence.
2966 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
2967 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
2968 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
2970 For example:
2972 \c %iftoken 1
2974 will assemble the subsequent code, but
2976 \c %iftoken -1
2978 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
2979 \c{-}, and the number \c{1}.
2981 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
2982 variants are also provided.
2984 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
2986 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
2987 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
2988 any tokens at all, whitespace excepted.
2990 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
2991 variants are also provided.
2993 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
2995 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
2996 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
2997 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
2998 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3000 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3001 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3002 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3003 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3005 \c %assign i 0
3006 \c %rep    64
3007 \c         inc     word [table+2*i]
3008 \c %assign i i+1
3009 \c %endrep
3011 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3012 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3013 \c{[table+126]}.
3015 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3016 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3017 terminate the loop, like this:
3019 \c fibonacci:
3020 \c %assign i 0
3021 \c %assign j 1
3022 \c %rep 100
3023 \c %if j > 65535
3024 \c     %exitrep
3025 \c %endif
3026 \c         dw j
3027 \c %assign k j+i
3028 \c %assign i j
3029 \c %assign j k
3030 \c %endrep
3032 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3034 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3035 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3036 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3037 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3038 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3039 be gradually used up and other applications to start crashing.
3042 \H{files} Source Files and Dependencies
3044 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3046 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files} 
3048 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3049 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3050 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3052 \c %include "macros.mac"
3054 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3055 file containing the \c{%include} directive.
3057 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3058 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3059 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3060 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3061 line using the \c{-i} option.
3063 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3064 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3065 the form
3067 \c %ifndef MACROS_MAC
3068 \c     %define MACROS_MAC
3069 \c     ; now define some macros
3070 \c %endif
3072 then including the file more than once will not cause errors,
3073 because the second time the file is included nothing will happen
3074 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3076 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3077 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3078 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3081 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3083 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3084 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3085 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3086 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3088 For example,
3090 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3092 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3093 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3096 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3098 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3099 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3100 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3102 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3103 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3104 \c{INCBIN} directive looks like:
3106 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3107 \c %pathsearch dep %1
3108 \c %depend dep
3109 \c         incbin dep,%2
3110 \c %endmacro
3112 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3113 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3114 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3117 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3119 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3120 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3121 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3122 described in \k{macropkg}.
3124 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3125 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3126 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3127 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3129 \c %use altreg
3130 \c %use 'altreg'
3132 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3133 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3134 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3136 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3138 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3139 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3140 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3141 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3142 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3143 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3144 able to nest these loops.
3146 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3147 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3148 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3149 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3150 define labels that are local to a particular context on the stack.
3153 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3154 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3156 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3157 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3158 which is the name of the context. For example:
3160 \c %push    foobar
3162 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3163 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3164 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3165 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3166 single macro definition.)
3168 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3169 context from the context stack and destroys it, along with any
3170 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3171 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3174 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3176 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3177 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3178 is used to define a label which is local to the context on the top
3179 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3180 above could be implemented by means of:
3182 \c %macro repeat 0
3184 \c     %push   repeat
3185 \c     %$begin:
3187 \c %endmacro
3189 \c %macro until 1
3191 \c         j%-1    %$begin
3192 \c     %pop
3194 \c %endmacro
3196 and invoked by means of, for example,
3198 \c         mov     cx,string
3199 \c         repeat
3200 \c         add     cx,3
3201 \c         scasb
3202 \c         until   e
3204 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3205 in \c{AL}.
3207 If you need to define, or access, labels local to the context
3208 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3209 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3212 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3214 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3215 a particular context, in just the same way:
3217 \c %define %$localmac 3
3219 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3220 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3221 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3224 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3226 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3227 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3228 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3229 have the side effect of destroying all context-local labels and
3230 macros associated with the context that was just popped.
3232 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3233 with a different name, without touching the associated macros and
3234 labels. So you could replace the destructive code
3236 \c %pop
3237 \c %push   newname
3239 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3242 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3244 This example makes use of almost all the context-stack features,
3245 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3246 implement a block IF statement as a set of macros.
3248 \c %macro if 1
3250 \c     %push if
3251 \c     j%-1  %$ifnot
3253 \c %endmacro
3255 \c %macro else 0
3257 \c   %ifctx if
3258 \c         %repl   else
3259 \c         jmp     %$ifend
3260 \c         %$ifnot:
3261 \c   %else
3262 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3263 \c   %endif
3265 \c %endmacro
3267 \c %macro endif 0
3269 \c   %ifctx if
3270 \c         %$ifnot:
3271 \c         %pop
3272 \c   %elifctx      else
3273 \c         %$ifend:
3274 \c         %pop
3275 \c   %else
3276 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3277 \c   %endif
3279 \c %endmacro
3281 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3282 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3283 that the macros are issued in the right order (for example, not
3284 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3285 not.
3287 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3288 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3289 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3290 to do different things depending on whether the context on top of
3291 the stack is \c{if} or \c{else}.
3293 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3294 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3295 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3296 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3297 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3299 A sample usage of these macros might look like:
3301 \c         cmp     ax,bx
3303 \c         if ae
3304 \c                cmp     bx,cx
3306 \c                if ae
3307 \c                        mov     ax,cx
3308 \c                else
3309 \c                        mov     ax,bx
3310 \c                endif
3312 \c         else
3313 \c                cmp     ax,cx
3315 \c                if ae
3316 \c                        mov     ax,cx
3317 \c                endif
3319 \c         endif
3321 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3322 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3323 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3324 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3327 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3329 The following preprocessor directives provide a way to use
3330 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3332 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3334 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3336 \b\c{%local}  (see \k{local})
3339 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3341 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3342 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3343 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3345 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3346 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3347 convenient to use. and is not TASM compatible. Here is an example
3348 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3350 \c some_function:
3352 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3353 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3354 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3356 \c         mov     ax,[i]
3357 \c         mov     bx,[j_ptr]
3358 \c         add     ax,[bx]
3359 \c         ret
3361 \c     %pop                       ; restore original context
3363 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3364 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3365 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3366 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3369 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3371 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3372 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3373 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3374 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3375 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3377 \c %stacksize flat
3379 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3380 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3381 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3383 \c %stacksize flat64
3385 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3386 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3387 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3389 \c %stacksize large
3391 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3392 assumes that a far form of call was used to get to this address
3393 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3395 \c %stacksize small
3397 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3398 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3399 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3400 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3401 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3402 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3403 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3404 (see \k{local}).
3407 \S{local} \i\c{%local} Directive
3409 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3410 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3411 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3412 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3413 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3414 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3415 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3416 instruction.
3417 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3418 An example of its use is the following:
3420 \c silly_swap:
3422 \c     %push mycontext             ; save the current context
3423 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3424 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3425 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3427 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3428 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3429 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3430 \c         mov     ax,bx
3431 \c         mov     dx,cx
3432 \c         mov     bx,[old_ax]
3433 \c         mov     cx,[old_dx]
3434 \c         leave                   ; restore old bp
3435 \c         ret                     ;
3437 \c     %pop                        ; restore original context
3439 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3440 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3441 current context before the \c{%local} directive may be used.
3442 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3443 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3444 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3445 as shown in the example.
3448 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3450 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3451 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3452 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3453 right macros by means of code like this:
3455 \c %ifdef F1
3456 \c     ; do some setup
3457 \c %elifdef F2
3458 \c     ; do some different setup
3459 \c %else
3460 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3461 \c %endif
3463 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3464 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3465 having to wait until the program crashes on being run and then not
3466 knowing what went wrong.
3468 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3470 \c %ifdef F1
3471 \c     ; do some setup
3472 \c %elifdef F2
3473 \c     ; do some different setup
3474 \c %else
3475 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3476 \c     %define F1
3477 \c %endif
3479 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3480 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3481 depend on symbol values.
3483 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3484 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3485 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3486 messages.
3488 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3489 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3490 are expanded in it, which can be used to display more information to
3491 the user.  For example:
3493 \c %if foo > 64
3494 \c     %assign foo_over foo-64
3495 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3496 \c %endif
3499 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3501 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3502 information from external sources. Currently they include:
3504 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3505 preprocessor (see \k{line}).
3507 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3508 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3510 \S{line} \i\c{%line} Directive
3512 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3513 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3514 this other file would be an original source file, with the current
3515 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3516 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3517 number of the original source file, instead of the file that is being
3518 read by NASM.
3520 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3521 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3522 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3524 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3526 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3527 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3528 which specifies a line increment value; each line of the input file
3529 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3530 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3531 specifies the file name of the original source file.
3533 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3534 all file name and line numbers relative to the values specified
3535 therein.
3538 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3540 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3541 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3542 to store the contents of an environment variable into a string, which
3543 could be used at some other point in your code.
3545 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3546 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3547 could do that as follows:
3549 \c %defstr FOO    %!FOO
3551 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3554 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3556 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3557 when it starts to process any source file. If you really need a
3558 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3559 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3560 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3562 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3563 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3564 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3565 described here.
3568 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3570 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3571 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3572 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3573 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3574 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3575 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3576 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3578 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3579 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3582 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3584 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3585 representing the full version number of the version of nasm being used.
3586 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3587 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3588 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3589 would be equivalent to:
3591 \c         dd      0x00622001
3595 \c         db      1,32,98,0
3597 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3598 line is used just to give an indication of the order that the separate
3599 values will be present in memory.
3602 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3604 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3605 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3607 \c         db      __NASM_VER__
3609 would expand to
3611 \c         db      "0.98.32"
3614 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3616 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3617 name and line number containing the current instruction. The macro
3618 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3619 current input file (which may change through the course of assembly
3620 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3621 numeric constant giving the current line number in the input file.
3623 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3624 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3625 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3626 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3627 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3628 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3629 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3630 here'. You could then write a macro
3632 \c %macro  notdeadyet 0
3634 \c         push    eax
3635 \c         mov     eax,__LINE__
3636 \c         call    stillhere
3637 \c         pop     eax
3639 \c %endmacro
3641 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3642 find the crash point.
3645 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3647 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3648 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3649 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3650 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3651 mode-dependent macros.
3653 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3655 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3656 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3657 list.
3659 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3660 \c  %define NEWLINE 13, 10
3661 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3662 \c  %define NEWLINE 10
3663 \c %endif
3666 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3668 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3669 assembly session.
3671 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3672 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3673 respectively.)
3675 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3676 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3677 \c{HHMMSS} respectively.
3679 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3680 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3681 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3682 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3684 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3685 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3686 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3687 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3688 undefined.
3690 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3691 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3692 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3693 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3694 local time as if it was UTC.
3696 All instances of time and date macros in the same assembly session
3697 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3698 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3699 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3700 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3701 clock:
3703 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3704 \c       __TIME__             "00:00:42"
3705 \c       __DATE_NUM__         20100101
3706 \c       __TIME_NUM__         000042
3707 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3708 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3709 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3710 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3711 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3714 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3715 Include Test
3717 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3718 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3719 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3720 testing if a particular package is invoked or not.
3722 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3723 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3726 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3728 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3729 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3730 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3731 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3733 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3734 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3735 change in future versions of NASM.}
3738 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3740 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3741 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3742 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3743 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3745 \c{STRUC} takes one parameter, which is the name of the data type.
3746 This name is defined as a symbol with the value zero, and also has
3747 the suffix \c{_size} appended to it and is then defined as an
3748 \c{EQU} giving the size of the structure. Once \c{STRUC} has been
3749 issued, you are defining the structure, and should define fields
3750 using the \c{RESB} family of pseudo-instructions, and then invoke
3751 \c{ENDSTRUC} to finish the definition.
3753 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3754 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3756 \c struc   mytype
3758 \c   mt_long:      resd    1
3759 \c   mt_word:      resw    1
3760 \c   mt_byte:      resb    1
3761 \c   mt_str:       resb    32
3763 \c endstruc
3765 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3766 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3767 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3768 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3770 The reason why the structure type name is defined at zero is a side
3771 effect of allowing structures to work with the local label
3772 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3773 more than one structure, you can define the above structure like this:
3775 \c struc mytype
3777 \c   .long:        resd    1
3778 \c   .word:        resw    1
3779 \c   .byte:        resb    1
3780 \c   .str:         resb    32
3782 \c endstruc
3784 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3785 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3787 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3788 support any form of period notation to refer to the elements of a
3789 structure once you have one (except the above local-label notation),
3790 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3791 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3792 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3793 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3796 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3797 \i{Instances of Structures}
3799 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3800 to do is to declare instances of that structure in your data
3801 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3802 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3803 you code something like this:
3805 \c mystruc:
3806 \c     istruc mytype
3808 \c         at mt_long, dd      123456
3809 \c         at mt_word, dw      1024
3810 \c         at mt_byte, db      'x'
3811 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3813 \c     iend
3815 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3816 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3817 specified structure field, and then to declare the specified data.
3818 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3819 they were specified in the structure definition.
3821 If the data to go in a structure field requires more than one source
3822 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3823 the \c{AT} line. For example:
3825 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3826 \c                     db      190,100,0
3828 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3829 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3830 line:
3832 \c         at mt_str
3833 \c                 db      'hello, world'
3834 \c                 db      13,10,0
3837 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3839 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3840 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3841 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3842 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3844 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3845 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3846 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3847 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3848 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3850 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3851 both compute the number of additional bytes required to bring the
3852 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3853 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3854 perform the alignment.
3856 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3857 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3858 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3859 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3860 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
3861 except for special purposes.
3863 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
3864 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
3865 power of two, or if their second argument generates more than one
3866 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
3867 thing.
3869 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
3870 be used within structure definitions:
3872 \c struc mytype2
3874 \c   mt_byte:
3875 \c         resb 1
3876 \c         alignb 2
3877 \c   mt_word:
3878 \c         resw 1
3879 \c         alignb 4
3880 \c   mt_long:
3881 \c         resd 1
3882 \c   mt_str:
3883 \c         resb 32
3885 \c endstruc
3887 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
3888 relative to the base of the structure.
3890 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
3891 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
3892 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
3893 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
3894 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
3895 check that the section's alignment characteristics are sensible for
3896 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
3898 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
3901 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
3903 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
3904 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
3905 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
3906 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
3908 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
3909 quoted or not.
3912 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
3914 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
3915 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
3916 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
3917 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
3918 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
3919 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
3921 Example use:
3923 \c %use altreg
3925 \c proc:
3926 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
3927 \c       ret
3929 See also \k{reg64}.
3932 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
3934 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
3935 macro which is more powerful than the default (and
3936 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
3937 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
3938 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
3939 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
3940 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
3941 sequence.
3943 The specific instructions generated can be controlled with the
3944 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
3945 and an optional jump threshold override.  The modes are as
3946 follows:
3948 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
3949 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
3950 default.
3952 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
3953 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
3954 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
3956 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
3957 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
3958 threshold is 16.
3960 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
3961 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
3962 threshold is 16.
3964 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
3965 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
3966 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
3967 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
3969 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
3970 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
3971 are used internally by this macro package.
3974 \C{directive} \i{Assembler Directives}
3976 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
3977 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
3978 directives. These are described in this chapter.
3980 NASM's directives come in two types: \I{user-level
3981 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
3982 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
3983 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
3984 recommend that users use the user-level forms of the directives,
3985 which are implemented as macros which call the primitive forms.
3987 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
3988 directives are not.
3990 In addition to the universal directives described in this chapter,
3991 each object file format can optionally supply extra directives in
3992 order to control particular features of that file format. These
3993 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
3994 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
3997 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
3999 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4000 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4001 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4002 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4004 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4005 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4006 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4007 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4008 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4009 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4010 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4011 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4013 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4014 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4015 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4016 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4017 device drivers and boot loader software.
4019 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4020 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4021 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4022 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4024 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4025 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4026 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4027 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4028 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4029 need an 0x67.
4031 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4032 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4033 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4035 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4036 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4037 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4038 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4039 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4040 necessary.
4042 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4043 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4044 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4045 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4046 REX prefix is used.
4048 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4049 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4050 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4052 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4054 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4056 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4057 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4060 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4062 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4063 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4064 specify most features directly.  However, this is occationally
4065 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4066 to use.
4068 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
4069 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
4070 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4071 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4072 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4073 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4075 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4076 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4077 other special functions in 64-bit mode, and generating
4078 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4080 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4082 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4083 Sections}
4085 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4086 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4087 which section of the output file the code you write will be
4088 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4089 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4090 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4091 define a new section, if you try to switch to a section that does
4092 not (yet) exist.
4094 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4095 \k{multisec}, all support
4096 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4097 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4098 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4099 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4100 name that has one.
4103 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4105 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4106 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4107 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4108 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4109 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4110 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4111 it. So the user-level directive
4113 \c         SECTION .text
4115 expands to the two lines
4117 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4118 \c         [SECTION .text]
4120 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4121 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4122 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4124 \c %macro  writefile 2+
4126 \c         [section .data]
4128 \c   %%str:        db      %2
4129 \c   %%endstr:
4131 \c         __SECT__
4133 \c         mov     dx,%%str
4134 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4135 \c         mov     bx,%1
4136 \c         mov     ah,0x40
4137 \c         int     0x21
4139 \c %endmacro
4141 This form of the macro, once passed a string to output, first
4142 switches temporarily to the data section of the file, using the
4143 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4144 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4145 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4146 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4147 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4148 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4149 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4150 code in any of several separate code sections.
4153 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4155 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4156 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4157 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4158 given absolute address. The only instructions you can use in this
4159 mode are the \c{RESB} family.
4161 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4163 \c absolute 0x1A
4165 \c     kbuf_chr    resw    1
4166 \c     kbuf_free   resw    1
4167 \c     kbuf        resw    16
4169 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4170 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4171 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4173 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4174 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4176 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4177 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4179 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4180 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4181 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4182 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4184 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4186 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4188 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4189 \c setup:
4190 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4192 \c absolute setup
4194 \c runtimevar1     resw    1
4195 \c runtimevar2     resd    20
4197 \c tsr_end:
4199 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4200 after the setup has finished running, the space it took up can be
4201 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4202 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4203 needs to be made resident.
4206 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4208 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4209 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4210 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4211 defined in some other module and needs to be referred to by this
4212 one. Not every object-file format can support external variables:
4213 the \c{bin} format cannot.
4215 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4216 argument is the name of a symbol:
4218 \c extern  _printf
4219 \c extern  _sscanf,_fscanf
4221 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4222 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4223 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4224 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4225 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4226 by means of the directive
4228 \c extern  _variable:wrt dgroup
4230 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4231 only in that it can take only one argument at a time: the support
4232 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4234 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4235 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4236 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4239 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4241 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4242 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4243 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4244 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4245 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4247 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4248 the definition of the symbol.
4250 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4251 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4252 \c{GLOBAL} directive. For example:
4254 \c global _main
4255 \c _main:
4256 \c         ; some code
4258 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4259 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4260 example, lets you specify whether global data items are functions or
4261 data:
4263 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4265 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4266 user-level form only in that it can take only one argument at a
4267 time.
4270 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4272 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4273 A common variable is much like a global variable declared in the
4274 uninitialized data section, so that
4276 \c common  intvar  4
4278 is similar in function to
4280 \c global  intvar
4281 \c section .bss
4283 \c intvar  resd    1
4285 The difference is that if more than one module defines the same
4286 common variable, then at link time those variables will be
4287 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4288 at the same piece of memory.
4290 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4291 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4292 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4293 specify the alignment requirements of a common variable:
4295 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4296 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4298 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4299 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4300 only one argument at a time.
4303 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4305 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4306 are available on the specified CPU.
4308 Options are:
4310 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4312 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4314 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4316 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4318 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4320 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4322 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4324 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4326 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4328 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4330 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4332 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4334 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4336 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4338 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4340 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4342 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4344 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4345 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4346 instructions are available.
4349 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4351 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4352 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4353 this behaviour:
4355 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4357 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4359 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4361 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4363 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4365 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4367 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4369 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4370 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4371 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4373 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4374 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4377 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4379 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4380 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4381 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4382 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4383 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4384 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4386 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4387 output file based on the input file name and the chosen output
4388 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4389 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4390 name, and substituting an extension defined by the output format.
4391 The extensions are given with each format below.
4394 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4396 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4397 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4398 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4399 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4400 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4401 development.
4403 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4404 how nasm handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4406 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4407 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4408 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4409 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4411 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4412 leaves your file name as it is once the original extension has been
4413 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4414 into a binary file called \c{binprog}.
4417 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4419 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4420 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4421 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4422 the program begins at when it is loaded into memory.
4424 For example, the following code will generate the longword
4425 \c{0x00000104}:
4427 \c         org     0x100
4428 \c         dd      label
4429 \c label:
4431 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4432 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4433 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4434 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4435 offset which is added to all internal address references within the
4436 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4437 does. See \k{proborg} for further comments.
4440 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4441 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4443 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4444 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4445 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4446 end of the section-definition line. For example,
4448 \c section .data   align=16
4450 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4451 aligned on a 16-byte boundary.
4453 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4454 section start address must be forced to zero. The alignment value
4455 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4456 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4459 \S{multisec} \i\c{Multisection}\I{bin, multisection} support for the BIN format.
4461 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names, 
4462 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4464 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default 
4465 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits}, 
4466 of course).
4468 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous 
4469 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with 
4470 \i\c{start=}.
4472 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used 
4473 for the calculation of all memory references within that section 
4474 with \i\c{vstart=}.
4476 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or 
4477 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit 
4478 start address.
4480 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are 
4481 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)} 
4482 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4484 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4485 is directed by default into the \c{.text} section.
4487 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used 
4488 by default.
4490 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits} 
4491 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=} 
4492 has been specified.
4494 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different 
4495 alignment has been specified.
4497 \b Sections may not overlap.
4499 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section, 
4500 which may be used in your code.
4502 \S{map}\i{Map files}
4504 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]} 
4505 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments}, 
4506 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout} 
4507 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4508 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4509 brackets must be used.
4512 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4514 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4515 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4516 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4517 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4519 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4521 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4522 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4523 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4524 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4525 file format.
4527 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4528 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4529 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4531 If your source file contains code before specifying an explicit
4532 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4533 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4535 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4536 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4537 address of the segment. So, for example:
4539 \c segment data
4541 \c dvar:   dw      1234
4543 \c segment code
4545 \c function:
4546 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4547 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4548 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4549 \c         ret
4551 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4552 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4553 like
4555 \c extern  foo
4557 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4558 \c       mov   ds,ax
4559 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4560 \c       mov   es,ax
4561 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4562 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4565 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4566 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4568 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4569 directive to allow you to specify various properties of the segment
4570 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4571 end of the segment-definition line. For example,
4573 \c segment code private align=16
4575 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4576 segment, and requires that the portion of it described in this code
4577 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4579 The available qualifiers are:
4581 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4582 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4583 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4584 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4585 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4586 than stuck end-to-end.
4588 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4589 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4590 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4591 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4592 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4593 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4594 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4595 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4596 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4598 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4599 indicates to the linker that segments of the same class should be
4600 placed near each other in the output file. The class name can be any
4601 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4603 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4604 as an argument, and provides overlay information to an
4605 overlay-capable linker.
4607 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4608 the effect of recording the choice in the object file and also
4609 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4610 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4612 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4613 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4614 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4615 defines the group if it is not already defined.
4617 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4618 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4619 are currently known to make sensible use of this feature;
4620 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4621 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4622 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4624 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4625 class, no overlay, and \c{USE16}.
4628 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4630 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4631 single segment register can be used to refer to all the segments in
4632 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4633 you can code
4635 \c segment data
4637 \c         ; some data
4639 \c segment bss
4641 \c         ; some uninitialized data
4643 \c group dgroup data bss
4645 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4646 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4647 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4648 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4649 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4650 segment register.
4652 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4653 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4654 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4655 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4656 base rather than the segment base.
4658 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4659 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4660 segment which is part of more than one group will default to being
4661 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4663 A group does not have to contain any segments; you can still make
4664 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4665 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4666 \c{FLAT} with no segments in it.
4669 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4671 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4672 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4673 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4674 segment, group and symbol names that are written to the object file
4675 to be forced to upper case just before being written. Within a
4676 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4677 be written entirely in upper case if desired.
4679 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4682 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4683 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4685 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4686 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4687 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4688 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4690 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4691 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4692 wish to import and the name of the library you wish to import it
4693 from. For example:
4695 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4697 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4698 known in the library you are importing it from, in case this is not
4699 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4700 once you have imported it. For example:
4702 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4705 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4706 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4708 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4709 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4710 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4711 using the \c{EXPORT} directive.
4713 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4714 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4715 optional second parameter (separated by white space from the first)
4716 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4717 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4718 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4719 off.
4721 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4722 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4723 space. If further parameters are given, the external name must also
4724 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4725 available attributes are:
4727 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4728 resident by the system loader. This is an optimisation for
4729 frequently used symbols imported by name.
4731 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4732 does not make use of any initialized data.
4734 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4735 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4736 between 32-bit and 16-bit segments.
4738 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4739 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4740 the desired number.
4742 For example:
4744 \c     export  myfunc
4745 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4746 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4747 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4750 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4751 Point}
4753 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4754 define the program entry point, where execution will begin when the
4755 program is run. If the object file that defines the entry point is
4756 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4757 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4758 begin.
4761 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4762 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4764 If you declare an external symbol with the directive
4766 \c     extern  foo
4768 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4769 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4770 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4771 \c{foo} you will usually need to do something like
4773 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4774 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4775 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4777 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4778 is going to be accessible from a given segment or group, say
4779 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4780 simply code
4782 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4784 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4785 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4786 alternative form
4788 \c     extern  foo:wrt dgroup
4790 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4791 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4792 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4793 \c{foo wrt dgroup}.
4795 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4796 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4797 your program. It can also be applied to common variables: see
4798 \k{objcommon}.
4801 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4802 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4804 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4805 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4806 specify which your variables should be by the use of the syntax
4808 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4809 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4811 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4812 OMF specification says that they are declared as a number of
4813 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4814 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4815 five-byte elements or one ten-byte element.
4817 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4818 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4819 the variable size, to match when resolving common variables declared
4820 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4821 the element size on your far common variables. This is done by the
4822 following syntax:
4824 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4825 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4827 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4828 keyword is not required when an element size is specified, since
4829 only far commons may have element sizes at all. So the above
4830 declarations could equivalently be
4832 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4833 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
4835 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
4836 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
4837 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
4839 \c common  foo     10:wrt dgroup
4840 \c common  bar     16:far 2:wrt data
4841 \c common  baz     24:wrt data:6
4844 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
4846 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
4847 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
4848 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
4849 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
4851 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4853 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
4854 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
4855 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
4856 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
4857 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
4858 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
4859 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
4860 files that Win32 linkers can generate correct output from.
4863 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
4864 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
4866 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
4867 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4868 and properties of sections you declare. Section types and properties
4869 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
4870 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
4871 these qualifiers.
4873 The available qualifiers are:
4875 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
4876 code section. This marks the section as readable and executable, but
4877 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
4878 section is code.
4880 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
4881 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
4882 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
4883 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
4885 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
4886 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
4887 constants in it.
4889 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
4890 which is not included in the executable file by the linker, but may
4891 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
4892 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
4893 linker to interpret the contents of the section as command-line
4894 options.
4896 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
4897 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
4898 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
4899 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
4900 request a greater section alignment than this. If alignment is not
4901 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
4902 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
4903 for data (and BSS) sections.
4904 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
4905 alignment), though the value does not matter.
4907 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
4908 qualifiers are:
4910 \c section .text    code  align=16
4911 \c section .data    data  align=4
4912 \c section .rdata   rdata align=8
4913 \c section .bss     bss   align=4
4915 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
4917 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
4919 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
4920 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
4921 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
4922 designated read-only table and have alleged entry point verified
4923 against this table prior exception control is passed to the handler. In
4924 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
4925 handler table," all object modules on linker command line has to comply
4926 with certain criteria. If one single module among them does not, then
4927 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
4928 will not be performed for application in question. Table omission is by
4929 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
4930 linker to refuse to produce binary without such table by passing
4931 \c{/safeseh} command line option.
4933 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
4934 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
4935 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
4937 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
4939 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
4941 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
4942 line to source code:
4944 \c $@feat.00 equ 1
4946 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
4947 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
4948 developer would choose to assign another value in source file, it would
4949 still be perfectly possible.
4951 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
4952 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
4953 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
4954 formatted input data for above mentioned "safe exception handler 
4955 table." Its typical use would be:
4957 \c section .text
4958 \c extern  _MessageBoxA@16
4959 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
4960 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
4961 \c %endif
4962 \c handler:
4963 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
4964 \c         push    DWORD caption
4965 \c         push    DWORD text
4966 \c         push    DWORD 0
4967 \c         call    _MessageBoxA@16
4968 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
4969 \c                         ; for exception handler
4970 \c         ret
4971 \c global  _main
4972 \c _main:
4973 \c         push    DWORD handler
4974 \c         push    DWORD [fs:0]
4975 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
4976 \c         xor     eax,eax
4977 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
4978 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
4979 \c         add     esp,4
4980 \c         ret
4981 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
4982 \c caption:db      'SEGV',0
4983 \c 
4984 \c section .drectve info
4985 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
4987 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
4988 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
4989 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
4990 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over, 
4991 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
4992 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
4993 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
4994 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
4995 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
4996 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
4997 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
4998 no notification is provided and user is left with no clue on what
4999 caused application failure.
5001 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5002 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5003 data for "safe exception handler table" causes no backward
5004 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5005 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5008 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5010 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files, 
5011 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5012 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5013 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5014 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5016 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5018 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5019 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5020 references. Consider a switch dispatch table:
5022 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
5023 \c         ...
5024 \c dsptch: dq      case0
5025 \c         dq      case1
5026 \c         ...
5028 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5029 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5030 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
5031 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
5032 following:
5034 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5035 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
5037 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5038 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5039 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5040 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5041 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5042 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5043 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5044 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5045 But no worry, it's trivial to fix:
5047 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5048 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
5049 \c         jmp     rbx
5050 \c         ...
5051 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5052 \c         dq      case1-dsptch
5053 \c         ...
5055 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5056 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5057 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5058 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5059 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5060 these image-relative references:
5062 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5063 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
5064 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5065 \c         add     rbx,rax
5066 \c         jmp     rbx
5067 \c         ...
5068 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5069 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5071 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5072 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5073 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5074 become apparent in next paragraph.
5076 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5077 operand only:
5079 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5080 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5081 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5082 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5084 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5086 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5087 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5088 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5089 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5090 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5091 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5092 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5093 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5094 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5095 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5096 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5097 top of the stack.
5099 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5100 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5101 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5102 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5103 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5104 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5105 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5106 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5107 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5108 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5109 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5110 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5111 copying caller's return address to the top of stack and this would
5112 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5113 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5114 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5115 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5116 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5117 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5118 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5119 no, no trace of failure is left.
5121 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5122 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5123 is checked for presence of reference to custom language-specific
5124 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5125 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5126 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5127 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5128 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5129 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5130 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5131 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5132 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5133 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5134 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5135 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5136 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5137 terminating the application.
5139 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5140 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5141 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5142 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5143 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5144 leaf function:
5146 \c default rel
5147 \c section .text
5148 \c extern  MessageBoxA
5149 \c handler:
5150 \c         sub     rsp,40
5151 \c         mov     rcx,0
5152 \c         lea     rdx,[text]
5153 \c         lea     r8,[caption]
5154 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5155 \c         call    MessageBoxA
5156 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5157 \c                         ; for exception handler
5158 \c         add     rsp,40
5159 \c         ret
5160 \c global  main
5161 \c main:
5162 \c         xor     rax,rax
5163 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5164 \c         ret
5165 \c main_end:
5166 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5167 \c caption:db      'SEGV',0
5168 \c 
5169 \c section .pdata  rdata align=4
5170 \c         dd      main wrt ..imagebase
5171 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5172 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5173 \c section .xdata  rdata align=8
5174 \c xmain:  db      9,0,0,0
5175 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5176 \c section .drectve info
5177 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5179 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5180 start and end addresses of function" along with reference to associated
5181 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5182 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5183 designated exception handler. References are \e{required} to be
5184 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5185 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5186 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5187 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5188 references, not only above listed required ones, placed into these two
5189 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5190 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5191 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5192 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5194 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5195 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5196 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5197 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5198 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5199 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5200 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5201 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5202 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5203 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5204 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5205 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5206 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5207 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5208 unwinding procedure. Consider following example:
5210 \c function:
5211 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5212 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5213 \c         push    rbx
5214 \c         push    rbp
5215 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5216 \c         sub     r11,rcx
5217 \c         and     r11,-64
5218 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5219 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5220 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5221 \c magic_point:
5222 \c         ...
5223 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5224 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5225 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5226 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5227 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5228 \c         ret
5230 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5231 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5232 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5233 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5234 custom language-specific exception handler would look like this:
5236 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5237 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5238 \c {   ULONG64 *rsp;
5239 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5240 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5241 \c     else
5242 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5243 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5244 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5245 \c         context->R15 = rsp[-1];
5246 \c     }
5247 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5248 \c 
5249 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5250 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5251 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5252 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5253 \c     return ExceptionContinueSearch;
5254 \c }
5256 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5257 structure does not have to contain any information about stack frame
5258 and its layout.
5260 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5262 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5263 linking with the \i{DJGPP} linker.
5265 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5267 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5268 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5269 the \c{info} section type are not supported.
5271 \H{machofmt} \i\c{macho}: \i{Mach Object File Format}
5273 The \c{macho} output type produces \c{Mach-O} object files suitable for
5274 linking with the \i{Mac OSX} linker.
5276 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5278 \H{elffmt} \i\c{elf, elf32, and elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5279 Format} Object Files
5281 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},
5282 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
5283 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5284 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5286 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5288 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5289 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5290  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5291  most systems which support ELF.
5293 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5294 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5296 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5297 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5298 and properties of sections you declare. Section types and properties
5299 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5300 names}, but may still be
5301 overridden by these qualifiers.
5303 The available qualifiers are:
5305 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5306 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5307 which is not, such as an informational or comment section.
5309 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5310 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5311 which should not.
5313 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5314 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5315 not.
5317 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5318 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5319 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5320 contents given, such as a BSS section.
5322 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5323 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5324 requirements of the section.
5326 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5327 thread local variables.
5329 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5330 qualifiers are:
5332 \I\c{.text} \I\c{.data} \I\c{.bss} \I\c{.rodata} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss}
5334 \c section .text    progbits  alloc  exec    nowrite  align=16
5335 \c section .rodata  progbits  alloc  noexec  nowrite  align=4
5336 \c section .data    progbits  alloc  noexec  write    align=4
5337 \c section .bss     nobits    alloc  noexec  write    align=4
5338 \c section .tdata   progbits  alloc  noexec  write    align=4    tls
5339 \c section .tbss    nobits    alloc  noexec  write    align=4    tls
5340 \c section other    progbits  alloc  noexec  nowrite  align=1
5342 (Any section name other than those in the above table
5343  is treated by default like \c{other} in the above table.
5344  Please note that section names are case sensitive.)
5347 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5348 Symbols and \i\c{WRT}
5350 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5351 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5352 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5353 be able to generate a variety of ELF specific relocation types in ELF
5354 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5356 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5357 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5358 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5359 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5360 types.
5362 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5363 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5364 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5365 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5367 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5368 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5369 beginning of the current section to the global offset table.
5370 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5371 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5372 result to get the real address of the GOT.
5374 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5375 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5376 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5377 would give the real address of the location you wanted.
5379 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5380 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5381 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5382 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5383 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5384 address of the symbol.
5386 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5387 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5388 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5389 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5390 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5391 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5392 entries absolutely.
5394 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5395 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5396 relative to the start of the section and then adding on the offset
5397 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5398 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5399 peculiarity of the dynamic linker.
5401 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5402 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5404 \S{elftls} \i{Thread Local Storage}\I{TLS}: \c{elf} Special
5405 Symbols and \i\c{WRT}
5407 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5408 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5409 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5410 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5411 of the symbol with code such as:
5413 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5414 \c        mov  [gs:eax],ebx
5417 \b In ELF64 mode, referring to an external or global symbol using
5418 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5419 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5420 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5421 of the symbol with code such as:
5423 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5424 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5427 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5428 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5430 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5431 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5432 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5433 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5434 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5435 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5436 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5437 to specify these features.
5439 You can specify whether a global variable is a function or a data
5440 object by suffixing the name with a colon and the word
5441 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5442 \c{data}.) For example:
5444 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5446 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5447 \c{hashtable} as a data object.
5449 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5450 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5451 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5452 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5454 \c global   hashlookup:function hidden
5456 You can also specify the size of the data associated with the
5457 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5458 forward references) after the type specifier. Like this:
5460 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5462 \c hashtable:
5463 \c         db this,that,theother  ; some data here
5464 \c .end:
5466 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5467 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5469 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5470 writing shared library code. For more information, see
5471 \k{picglobal}.
5474 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5475 \I{COMMON, elf extensions to}
5477 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5478 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5479 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5480 power of two) after the name and size of the common variable,
5481 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5482 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5484 \c common  dwordarray 128:4
5486 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5487 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5490 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5491 \I{ELF, 16-bit code and}
5493 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5494 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5495 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5496 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5497 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5498 these relocations is generated.
5500 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5501 \I{ELF, Debug formats and}
5503 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5504 Line number information is generated for all executable sections, but please
5505 note that only the ".text" section is executable by default.
5507 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5509 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5510 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5511 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5512 the magic number in the first four bytes of the file is
5513 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5514 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5515 implementation does not.
5517 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5519 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5520 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5521 extensions to any standard directives. It supports only the three
5522 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5525 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5526 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5528 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5529 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5530 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5531 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5532 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5533 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5534 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5536 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5538 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5539 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5540 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5541 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5542 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5544 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5545 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5546 this.
5549 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5551 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5552 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5553 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5554 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5555 itself \c{a.out}.
5557 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5558 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5560 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5561 of view). It supports no special directives, no special symbols, no
5562 use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no extensions to any standard
5563 directives. It supports only the three \i{standard section names}
5564 \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5567 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5568 Format}
5570 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5571 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5572 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5573 format the internal structure of the assembler.
5575 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5576 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5577 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5578 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5580 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5581 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5582 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5583 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5584 execute an RDF executable under Linux.
5586 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5587 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5590 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5592 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5593 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5594 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5595 which is the name of the module:
5597 \c     library  mylib.rdl
5600 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5602 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5603 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5604 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5605 of current module:
5607 \c     module  mymodname
5609 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5610 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5611 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5613 \c     module  $kernel.core
5616 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} directive\I{GLOBAL,
5617 rdf extensions to}
5619 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5620 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5621 telling the linker do not strip it from target executable or library
5622 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5623 is a procedure (function) or data object.
5625 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5626 symbol exported:
5628 \c     global  sys_open:export
5630 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5631 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5633 \c     global  sys_open:export proc
5635 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5636 or \i\c{object} to the directive:
5638 \c     global  kernel_ticks:export data
5641 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} directive\I{EXTERN,
5642 rdf extensions to}
5644 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external" 
5645 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5646 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5647 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5648 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5649 (function) or data object. For example:
5651 \c     library $libc
5652 \c     extern  _open:import
5653 \c     extern  _printf:import proc
5654 \c     extern  _errno:import data
5656 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5657 a hint as to where to find requested symbols.
5660 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5662 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5663 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5664 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{outform.h} or on the
5665 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5667 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5668 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5669 transactions between the main body of NASM and the output-format
5670 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5671 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5672 of the various requests the main program makes of the output driver,
5673 and in what order they happen.
5675 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5677 \c nasm -f dbg filename.asm
5679 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5680 However, this will not work well on files which were designed for a
5681 different object format, because each object format defines its own
5682 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5683 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5684 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5685 native object format selected:
5687 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5688 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5690 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5691 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5692 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5693 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5694 the final diagnostic output.
5696 This workaround will still typically not work for programs intended
5697 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5698 directives have side effects of defining the segment and group names
5699 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5700 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5701 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5702 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5704 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5705 them all to its output file.
5708 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5710 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5711 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5712 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5713 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5714 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5717 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5719 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5720 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5721 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5722 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5723 support the \c{.COM} format.
5725 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5726 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5727 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5728 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5729 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5730 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5731 Yann Guidon for contributing the code for this.
5733 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5734 future releases.
5737 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5739 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5740 by linking \c{.OBJ} files together.
5742 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5743 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5744 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5745 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5746 An LZH archiver can be found at
5747 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5748 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5749 sources) called \i{FREELINK}, available from
5750 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5751 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5752 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5753 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5754 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5756 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5757 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5758 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5759 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5760 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5761 field in the output file header; if more than one defines a start
5762 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5764 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5765 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5766 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5767 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5768 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5769 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5771 \c segment code
5773 \c ..start:
5774 \c         mov     ax,data
5775 \c         mov     ds,ax
5776 \c         mov     ax,stack
5777 \c         mov     ss,ax
5778 \c         mov     sp,stacktop
5780 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5781 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5782 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5783 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5784 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5785 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
5786 execute on.
5788 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
5789 beginning of this code, which means that will be the entry point
5790 into the resulting executable file.
5792 \c         mov     dx,hello
5793 \c         mov     ah,9
5794 \c         int     0x21
5796 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
5797 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
5798 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
5799 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
5801 \c         mov     ax,0x4c00
5802 \c         int     0x21
5804 This terminates the program using another DOS system call.
5806 \c segment data
5808 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
5810 The data segment contains the string we want to display.
5812 \c segment stack stack
5813 \c         resb 64
5814 \c stacktop:
5816 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
5817 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
5818 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
5819 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5820 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5821 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5822 type \c{STACK}.
5824 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5825 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5826 world' and then exit.
5829 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
5831 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
5832 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
5833 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
5834 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
5835 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
5836 \c{.EXE} files.
5838 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5839 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
5840 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
5842 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
5843 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
5844 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
5845 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
5846 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
5847 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
5848 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
5849 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
5850 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
5852 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
5853 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
5854 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
5855 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
5856 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
5857 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
5858 explicitly issue one of your own.
5860 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
5861 since this would require a relocation in the header, and things
5862 would get a lot more complicated. So you should get your segment
5863 base by copying it out of \c{CS} instead.
5865 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
5866 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
5867 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
5868 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
5869 \c{EXE_stack 64}.
5871 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
5872 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
5873 \c{binexe.asm}.
5876 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
5878 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
5879 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
5880 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
5881 output format.
5884 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
5886 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
5887 segment (though the segment may change). Execution then begins at
5888 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
5889 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
5890 like
5892 \c         org 100h
5894 \c section .text
5896 \c start:
5897 \c         ; put your code here
5899 \c section .data
5901 \c         ; put data items here
5903 \c section .bss
5905 \c         ; put uninitialized data here
5907 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
5908 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
5909 you want to and the code will still end up at the front of the file
5910 where it belongs.
5912 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
5913 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
5914 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
5915 this will be free memory when the program is run. Therefore you
5916 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
5917 run.
5919 To assemble the above program, you should use a command line like
5921 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
5923 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
5924 explicit output file name were specified, so you have to override it
5925 and give the desired file name.
5928 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
5930 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
5931 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
5932 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
5933 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
5934 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
5935 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
5936 file.
5938 If you do this, you need to take care of several things:
5940 \b The first object file containing code should start its code
5941 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
5942 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
5943 segment, so that the linker or converter program does not have to
5944 adjust address references within the file when generating the
5945 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
5946 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
5947 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
5948 in MASM-compatible assemblers.
5950 \b You don't need to define a stack segment.
5952 \b All your segments should be in the same group, so that every time
5953 your code or data references a symbol offset, all offsets are
5954 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
5955 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
5958 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
5960 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
5961 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
5962 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
5963 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
5964 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
5965 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
5966 your code segment.
5968 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
5969 the various routines inside the driver which do the work. This
5970 structure should be defined at the start of the code segment, even
5971 though it is not actually code.
5973 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
5974 which has to go in the header structure, a list of books is given in
5975 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
5976 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
5979 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
5981 This section covers the basics of writing assembly routines that
5982 call, or are called from, C programs. To do this, you would
5983 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
5984 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
5987 \S{16cunder} External Symbol Names
5989 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
5990 convention that the names of all global symbols (functions or data)
5991 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
5992 appears in the C program. So, for example, the function a C
5993 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
5994 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
5995 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
5996 not have to worry about name clashes with C symbols.
5998 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
5999 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6001 \c %macro  cglobal 1
6003 \c   global  _%1
6004 \c   %define %1 _%1
6006 \c %endmacro
6008 \c %macro  cextern 1
6010 \c   extern  _%1
6011 \c   %define %1 _%1
6013 \c %endmacro
6015 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6016 \c{%rep} construct could solve this.)
6018 If you then declare an external like this:
6020 \c cextern printf
6022 then the macro will expand it as
6024 \c extern  _printf
6025 \c %define printf _printf
6027 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6028 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6030 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6031 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6032 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6034 Also see \k{opt-pfix}.
6036 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6038 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6039 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6040 writing for. This means you have to keep track of the following
6041 things:
6043 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6044 functions are near. This means that function pointers, when stored
6045 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6046 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6047 never changes its value, and always gives the segment part of the
6048 full function address), and that functions are called using ordinary
6049 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6050 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6051 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6052 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6054 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6055 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6056 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6057 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6058 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6059 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6060 \c{CALL FAR} to call external routines.
6062 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6063 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6064 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6065 segment part of the full data item address).
6067 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6068 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6069 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6070 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6071 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6072 pointers you are passed.
6074 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6075 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6076 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6077 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6078 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6080 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6081 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6082 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6083 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6084 and global data items can both be accessed easily without changing
6085 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6086 segments. However, some memory models (though not the standard
6087 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6088 same value to be removed. Be careful about functions' local
6089 variables in this latter case.
6091 In models with a single code segment, the segment is called
6092 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6093 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6094 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6095 called \i\c{_DATA}.
6098 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6100 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6101 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6102 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6103 doing the calling and the function which gets called.
6105 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6106 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6107 argument specified to the function is pushed last).
6109 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6110 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6111 memory model.
6113 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6114 actually necessary, in functions which do not need to access their
6115 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6116 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6117 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6118 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6119 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6120 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6122 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6123 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6124 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6125 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6126 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6127 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6128 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6129 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6130 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6131 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6132 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6133 parameters in reverse order means that the function knows where to
6134 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6135 remaining ones.
6137 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6138 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6139 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6141 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6142 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6143 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6144 compiler) returned in \c{ST0}.
6146 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6147 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6148 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6149 memory model.
6151 \b When the caller regains control from the callee, the function
6152 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6153 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6154 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6155 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6156 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6157 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6158 removing.
6160 It is instructive to compare this calling convention with that for
6161 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6162 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6163 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6164 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6165 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6166 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6167 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6168 which means that a compiler can give better guarantees about
6169 sequence points without performance suffering.
6171 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6172 The following example is for small model:
6174 \c global  _myfunc
6176 \c _myfunc:
6177 \c         push    bp
6178 \c         mov     bp,sp
6179 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6180 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6182 \c         ; some more code
6184 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6185 \c         pop     bp
6186 \c         ret
6188 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6189 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6190 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6191 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6192 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6193 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6195 At the other end of the process, to call a C function from your
6196 assembly code, you would do something like this:
6198 \c extern  _printf
6200 \c       ; and then, further down...
6202 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6203 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6204 \c       call    _printf
6205 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6207 \c       ; then those data items...
6209 \c segment _DATA
6211 \c myint         dw    1234
6212 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6214 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6215 code
6217 \c     int myint = 1234;
6218 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6220 In large model, the function-call code might look more like this. In
6221 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6222 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6223 it first.
6225 \c       push    word [myint]
6226 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6227 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6228 \c       call    far _printf
6229 \c       add    sp,byte 6
6231 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6232 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6233 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6234 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6235 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6236 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6237 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6238 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6239 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6240 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6241 word of parameters.
6244 \S{16cdata} Accessing Data Items
6246 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6247 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6248 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6249 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6250 accessed from assembler as
6252 \c extern _i
6254 \c         mov ax,[_i]
6256 And to declare your own integer variable which C programs can access
6257 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6258 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6260 \c global  _j
6262 \c _j      dw      0
6264 To access a C array, you need to know the size of the components of
6265 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6266 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6267 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6268 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6269 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6270 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6271 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6273 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6274 the base of the structure to the field you are interested in. You
6275 can either do this by converting the C structure definition into a
6276 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6277 one offset and using just that.
6279 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6280 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6281 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6282 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6283 Typically, you might find that a structure like
6285 \c struct {
6286 \c     char c;
6287 \c     int i;
6288 \c } foo;
6290 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6291 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6292 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6293 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6294 out how your own compiler does it.
6297 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6299 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6300 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6301 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6302 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6303 the work involved in keeping track of the calling convention.
6305 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6306 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6308 An example of an assembly function using the macro set is given
6309 here:
6311 \c proc    _nearproc
6313 \c %$i     arg
6314 \c %$j     arg
6315 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6316 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6317 \c         add     ax,[bx]
6319 \c endproc
6321 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6322 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6323 integer. It returns \c{i + *j}.
6325 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6326 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6327 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6328 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6329 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6330 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6331 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6333 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6334 compact-model code) by default. You can have it generate far
6335 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6336 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6337 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6338 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6339 dependency on whether data pointers are far or not.
6341 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6342 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6343 many function parameters will be of type \c{int}.
6345 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6347 \c %define FARCODE
6349 \c proc    _farproc
6351 \c %$i     arg
6352 \c %$j     arg     4
6353 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6354 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6355 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6356 \c         add     ax,[bx]
6358 \c endproc
6360 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6361 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6362 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6365 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6367 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6368 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6370 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6371 not required for Pascal.
6373 \b The memory model is always large: functions are far, data
6374 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6375 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6376 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6377 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6378 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6379 data declared in a Pascal program goes into the default data
6380 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6381 when control is passed to your assembly code. The only things that
6382 do not live in the default data segment are local variables (they
6383 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6384 data \e{pointers}, however, are far.
6386 \b The function calling convention is different - described below.
6388 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6390 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6391 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6392 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6395 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6397 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6398 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6399 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6400 used to denote the function doing the calling and the function which
6401 gets called.
6403 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6404 after another, in normal order (left to right, so that the first
6405 argument specified to the function is pushed first).
6407 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6408 control to the callee.
6410 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6411 actually necessary, in functions which do not need to access their
6412 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6413 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6414 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6415 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6416 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6417 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6419 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6420 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6421 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6422 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6423 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6424 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6425 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6427 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6428 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6429 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6431 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6432 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6433 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6434 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6435 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6436 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6437 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6438 places the returned string value at that location. The pointer is
6439 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6440 \c{RETF} instruction.
6442 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6443 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6444 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6445 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6446 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6447 to be removed from the stack as a side effect of the return
6448 instruction.
6450 \b When the caller regains control from the callee, the function
6451 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6452 do nothing further.
6454 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6455 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6457 \c global  myfunc
6459 \c myfunc: push    bp
6460 \c         mov     bp,sp
6461 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6462 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6463 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6465 \c         ; some more code
6467 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6468 \c         pop     bp
6469 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6471 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6472 assembly code, you would do something like this:
6474 \c extern  SomeFunc
6476 \c        ; and then, further down...
6478 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6479 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6480 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6481 \c        call   far SomeFunc
6483 This is equivalent to the Pascal code
6485 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6486 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6489 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6490 Name Restrictions
6492 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6493 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6494 reading and understanding the various information contained in a
6495 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6496 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6497 restrictions:
6499 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6500 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6502 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6503 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6505 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6506 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6508 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6509 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6512 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6514 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6515 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6516 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6517 definition ensures that functions are far (it implies
6518 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6519 generated with an operand.
6521 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6522 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6523 reverse order. For example:
6525 \c %define PASCAL
6527 \c proc    _pascalproc
6529 \c %$j     arg 4
6530 \c %$i     arg
6531 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6532 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6533 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6534 \c         add     ax,[bx]
6536 \c endproc
6538 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6539 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6540 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6541 and the contents of the pointer. The only difference between this
6542 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6543 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6544 reverse order.
6547 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6549 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6550 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6551 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6552 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6553 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6554 shared libraries.
6556 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6557 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6558 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6559 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6560 address space no matter what segment you work relative to, and that
6561 you should ignore all segment registers completely. When writing
6562 flat-model application code, you never need to use a segment
6563 override or modify any segment register, and the code-section
6564 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6565 space as the data-section addresses you access your variables by and
6566 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6567 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6568 offset part.
6571 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6573 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6574 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6575 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6578 \S{32cunder} External Symbol Names
6580 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6581 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6582 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6583 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6584 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6585 underscore on their assembly-language names.
6587 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6588 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6589 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6590 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6591 though, the leading underscore should not be used.
6593 See also \k{opt-pfix}.
6595 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6597 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6598 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6599 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6600 the function doing the calling and the function which gets called.
6602 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6603 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6604 argument specified to the function is pushed last).
6606 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6607 control to the callee.
6609 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6610 actually necessary, in functions which do not need to access their
6611 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6612 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6613 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6614 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6615 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6616 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6618 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6619 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6620 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6621 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6622 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6623 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6624 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6625 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6626 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6627 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6628 and type of the remaining ones.
6630 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6631 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6632 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6634 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6635 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6636 of the value. Floating-point results are typically returned in
6637 \c{ST0}.
6639 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6640 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6641 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6643 \b When the caller regains control from the callee, the function
6644 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6645 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6646 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6647 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6648 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6649 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6650 removing.
6652 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6653 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6654 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6655 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6656 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6657 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6658 still pushed in right-to-left order.
6660 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6662 \c global  _myfunc
6664 \c _myfunc:
6665 \c         push    ebp
6666 \c         mov     ebp,esp
6667 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6668 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6670 \c         ; some more code
6672 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6673 \c         ret
6675 At the other end of the process, to call a C function from your
6676 assembly code, you would do something like this:
6678 \c extern  _printf
6680 \c         ; and then, further down...
6682 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6683 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6684 \c         call    _printf
6685 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6687 \c         ; then those data items...
6689 \c segment _DATA
6691 \c myint       dd   1234
6692 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6694 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6696 \c     int myint = 1234;
6697 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6700 \S{32cdata} Accessing Data Items
6702 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6703 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6704 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6705 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6706 accessed from assembler as
6708 \c           extern _i
6709 \c           mov eax,[_i]
6711 And to declare your own integer variable which C programs can access
6712 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6713 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6715 \c           global _j
6716 \c _j        dd 0
6718 To access a C array, you need to know the size of the components of
6719 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6720 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6721 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6722 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6723 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6724 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6725 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6726 are also 4 bytes long.
6728 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6729 the base of the structure to the field you are interested in. You
6730 can either do this by converting the C structure definition into a
6731 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6732 one offset and using just that.
6734 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6735 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6736 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6737 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6738 Typically, you might find that a structure like
6740 \c struct {
6741 \c     char c;
6742 \c     int i;
6743 \c } foo;
6745 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6746 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6747 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6748 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6749 out how your own compiler does it.
6752 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6754 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6755 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6756 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6757 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6758 the work involved in keeping track of the calling convention.
6760 An example of an assembly function using the macro set is given
6761 here:
6763 \c proc    _proc32
6765 \c %$i     arg
6766 \c %$j     arg
6767 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6768 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6769 \c         add     eax,[ebx]
6771 \c endproc
6773 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6774 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6775 integer. It returns \c{i + *j}.
6777 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6778 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6779 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6780 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6781 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6782 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6783 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6785 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6786 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
6787 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
6790 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
6791 Libraries}
6793 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
6794 because it contains support for \i{position-independent code}
6795 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
6796 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
6797 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
6799 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
6800 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
6801 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
6802 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
6804 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
6805 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
6806 of the running process. The contents of the library's code section
6807 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
6809 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
6810 this:
6812 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
6814 Instead, the linker provides an area of memory called the
6815 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
6816 constant distance from your library's code, so if you can find out
6817 where your library is loaded (which is typically done using a
6818 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
6819 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6820 linker-generated entries in the GOT.
6822 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6823 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6824 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6825 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6826 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6827 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
6830 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
6832 Each code module in your shared library should define the GOT as an
6833 external symbol:
6835 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
6836 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
6838 At the beginning of any function in your shared library which plans
6839 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
6840 address of the GOT. This is typically done by writing the function
6841 in this form:
6843 \c func:   push    ebp
6844 \c         mov     ebp,esp
6845 \c         push    ebx
6846 \c         call    .get_GOT
6847 \c .get_GOT:
6848 \c         pop     ebx
6849 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
6851 \c         ; the function body comes here
6853 \c         mov     ebx,[ebp-4]
6854 \c         mov     esp,ebp
6855 \c         pop     ebp
6856 \c         ret
6858 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
6859 second leading underscore.)
6861 The first two lines of this function are simply the standard C
6862 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
6863 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
6864 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
6865 libraries use this register to store the address of the GOT.
6867 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
6868 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
6869 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
6870 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
6871 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
6872 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
6873 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
6874 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
6875 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
6876 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
6877 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
6878 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
6879 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
6880 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
6881 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
6882 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
6884 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
6885 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
6886 those three instructions into a macro and safely ignore them:
6888 \c %macro  get_GOT 0
6890 \c         call    %%getgot
6891 \c   %%getgot:
6892 \c         pop     ebx
6893 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
6895 \c %endmacro
6897 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
6899 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
6900 your data items. Most variables will reside in the sections you have
6901 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
6902 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
6903 way this works is like this:
6905 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
6907 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
6908 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
6909 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
6910 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
6912 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
6913 them, they are shared between code modules in the library, but do
6914 not get exported from the library to the program that loaded it.
6915 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
6916 can access them in the same way as local variables, using the above
6917 \c{..gotoff} mechanism.
6919 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
6920 handles this relocation type, there must be at least one non-local
6921 symbol in the same section as the address you're trying to access.
6924 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
6926 If your library needs to get at an external variable (external to
6927 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
6928 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
6929 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
6930 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
6931 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
6932 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
6933 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
6934 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
6935 you would code
6937 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
6939 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
6940 linker, when it builds the shared library, collects together every
6941 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
6942 has every necessary entry present.
6944 Common variables must also be accessed in this way.
6947 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
6949 If you want to export symbols to the user of the library, you have
6950 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
6951 you have to give the size of the data item. This is because the
6952 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
6953 entries for any exported functions, and also moves exported data
6954 items away from the library's data section in which they were
6955 declared.
6957 So to export a function to users of the library, you must use
6959 \c global  func:function           ; declare it as a function
6961 \c func:   push    ebp
6963 \c         ; etc.
6965 And to export a data item such as an array, you would have to code
6967 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
6969 \c array:  resd    128
6970 \c .end:
6972 Be careful: If you export a variable to the library user, by
6973 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
6974 end up living in the data section of the main program, rather than
6975 in your library's data section, where you declared it. So you will
6976 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
6977 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
6978 effectively, it has become).
6980 Equally, if you need to store the address of an exported global in
6981 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
6982 sort of code:
6984 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
6986 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
6987 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
6988 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
6989 pointing at your data section instead of at the exported global
6990 which resides elsewhere.
6992 Instead of the above code, then, you must write
6994 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
6996 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
6997 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
6998 at that address, rather than just relocating by section base.
7000 Either method will work for functions: referring to one of your
7001 functions by means of
7003 \c funcptr:        dd      my_function
7005 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7007 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
7009 will give the address of the procedure linkage table for the
7010 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7011 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7014 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7016 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7017 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7018 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7019 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7020 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7021 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7022 in the main program can be transparently passed off to their real
7023 destinations.
7025 To call an external routine, you must use another special PIC
7026 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7027 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7028 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7029 ..plt}.
7032 \S{link} Generating the Library File
7034 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7035 you then generate your shared library with a command such as
7037 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7038 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7040 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7041 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7042 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7043 library file name, with a version number, into the library:
7045 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7047 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7048 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7051 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7053 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7054 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7055 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7056 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7057 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7058 one, or jumps between different-size segments.
7061 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7063 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7064 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7065 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7066 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7067 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7068 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7069 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7070 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7072 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7073 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7074 segment, so just coding, for example,
7076 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7078 will not work, since the offset part of the address will be
7079 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7080 one.
7082 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7083 generate the required instruction by coding it manually, using
7084 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7085 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7087 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7089 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7090 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7091 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7092 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7093 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7094 segment to a 32-bit one.
7096 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7097 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7099 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7101 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7102 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7103 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7106 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7107 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7109 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7110 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7111 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7112 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7113 32-bit segment, or vice versa.
7115 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7116 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7117 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7118 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7120 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7121 the address, since any effective address containing a 32-bit
7122 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7124 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7125 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7127 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7128 instruction and a register) if you already know the precise offset
7129 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7130 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7131 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7133 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7134 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7136 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7138 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7139 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7140 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7142 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7144 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7145 which controls the size of the data stored at the address, with the
7146 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7147 address itself. The two can quite easily be different:
7149 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7151 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7152 offset.
7154 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7155 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7157 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7159 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7160 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7161 offset), and calls that address.
7164 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7166 The other way you might want to access data might be using the
7167 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7168 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7169 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7170 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7172 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7173 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7174 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7175 desired address into \c{ESI} and then code
7177 \c         a32     lodsb
7179 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7180 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7181 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7182 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7184 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7185 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7186 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7187 instructions with implicit addressing:
7188 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7189 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7190 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7191 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7192 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7193 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7194 Also, the
7195 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7196 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7197 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7198 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7199 size from the code segment.
7201 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7202 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7203 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7204 give the value of the segment register being manipulated. To force
7205 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7206 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7208 \c         o16 push    ss
7209 \c         o16 push    ds
7211 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7212 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7213 one.
7215 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7216 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7219 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7221 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7222 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7223 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7224 write position-independent code for shared libraries.
7226 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7227 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7228 registers, which still add their bases.
7230 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7231 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7232 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7233 probably desirable to make that the default, using the directive
7234 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7236 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7237 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7238 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7239 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7240 Please see the ABI documentation for your platform.
7242 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7243 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7244 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7245 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7247 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7248 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7249 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7250 set to zero.
7252 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7254 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7255 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
7257 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7258 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7259 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7260 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7262 This is consistent with the AMD documentation and most other
7263 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7264 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7265 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7266 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7267 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7268 can be used for this purpose.
7270 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7272 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7273 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7274 immediates to 32 bits.
7276 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7278 \c      MOV reg64,imm64
7280 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7281 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7282 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7283 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7284 immediate as \c{DWORD}:
7286 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7287 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7288 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7289 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7291 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7293 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7294 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7295 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7296 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7297 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7298 displacement size as \c{QWORD}:
7300 \c      default abs
7302 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7303 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7304 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7306 \c      default rel
7308 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7309 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7310 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7311 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7313 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7314 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7316 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7318 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7320 \W{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}\c{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}
7322 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7323 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7325 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7326 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7327 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7328 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7329 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7331 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7333 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7334 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7335 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7336 stack, and returned in \c{ST(0)} and \c{ST(1)}.
7338 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7340 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7342 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7344 \c      void foo(long a, double b, int c)
7346 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7348 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7350 The Win64 ABI is described at:
7352 \W{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}\c{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}
7354 What follows is a simplified summary.
7356 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7357 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7358 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7359 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7360 use by the function without saving.
7362 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7364 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7365 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7366 return is \c{XMM0} only.
7368 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7370 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7372 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7374 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7376 \C{trouble} Troubleshooting
7378 This chapter describes some of the common problems that users have
7379 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7380 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7381 that isn't listed here.
7384 \H{problems} Common Problems
7386 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7388 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7389 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7390 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7391 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7392 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7393 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7394 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7395 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7396 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7399 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7401 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7402 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7403 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7404 longer.
7406 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7407 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7408 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7409 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7410 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7411 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7412 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7413 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7414 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7415 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7416 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7417 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7420 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7422 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7423 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7424 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7425 sector, people who are used to MASM tend to code
7427 \c         ORG 0
7429 \c         ; some boot sector code
7431 \c         ORG 510
7432 \c         DW 0xAA55
7434 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7435 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7436 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7438 \c         ORG 0
7440 \c         ; some boot sector code
7442 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7443 \c         DW 0xAA55
7445 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7446 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7447 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7448 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7449 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7450 find out what's wrong with it.
7453 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7455 The other common problem with the above code is people who write the
7456 \c{TIMES} line as
7458 \c         TIMES 510-$ DB 0
7460 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7461 the difference between them is also a pure number and can happily be
7462 fed to \c{TIMES}.
7464 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7465 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7466 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7467 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7468 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7469 information back to the expression evaluator. So from the
7470 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7471 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7472 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7473 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7475 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7476 line in the form
7478 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7480 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7481 and so their difference is a pure number. This will solve the
7482 problem and generate sensible code.
7485 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7487 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7488 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7489 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7490 \i\c{bugtracker} at
7491 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7492 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7493 contacts in \k{contact}.
7495 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7496 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7497 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7498 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7499 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7500 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7501 there.
7503 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7504 information:
7506 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7507 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7509 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7510 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7511 you were using the standard distribution binaries out of the
7512 archive. If you were using a locally built executable, try to
7513 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7514 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7517 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7518 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7519 \c{NASMENV} environment variable if any.
7521 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7522 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7523 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7524 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7525 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7526 compiler, what version, and what command line or options you used.
7527 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7528 with the command-line version of the compiler.)
7530 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7531 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7532 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7533 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7534 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7535 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7536 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7537 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7538 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7539 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7540 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7541 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7542 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7544 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7545 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7546 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7547 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7548 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7549 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7550 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7551 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7552 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7553 should be 77 instead'.
7555 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7556 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7557 generates the same file, or whether the problem is related to
7558 portability issues between our development platforms and yours. We
7559 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7560 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7561 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7562 for us.
7564 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7565 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7566 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7567 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7568 differently from us.
7571 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7573                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7575 \H{ndisintro} Introduction
7578 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7579 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7580 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7581 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7582 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7584 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7585 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7586 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7587 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7588 disassembles.
7591 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7593 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7594 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7595 are on a Unix system.
7598 \H{ndisrun} Running NDISASM
7600 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7602 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7604 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7605 provided of course that you remember to specify which it is to work
7606 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7607 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7609 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7610 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7611 summary of command line options.
7614 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7616 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7617 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7618 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7619 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7620 this.
7622 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7623 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7624 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7625 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7626 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7628 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7630 \c        ndisasm -o100h filename.com
7632 will do the trick.
7635 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7637 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7638 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7639 will faithfully plough through the data section, producing machine
7640 instructions wherever it can (although most of them will look
7641 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7642 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7643 Then it will reach the code section.
7645 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7646 instruction from part of the data section, and its file position is
7647 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7648 entirely possible that another spurious instruction will get
7649 generated, starting with the final byte of the data section, and
7650 then the correct first instruction in the code section will not be
7651 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7652 ideal.
7654 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7655 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7656 only handle 8192 sync points internally). The definition of a sync
7657 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7658 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7659 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7660 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7661 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7662 the instructions in your code section.
7664 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7665 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7666 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7669 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7671 rather than
7673 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7675 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7676 to, just by repeating the \c{-s} option.
7679 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7680 \I\c{auto-sync}
7682 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7683 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7684 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7685 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7686 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7687 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7688 needed.
7690 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7691 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7692 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7693 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7695 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7696 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7697 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7698 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7699 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7700 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7701 processed, there isn't much it can do about it...)
7703 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7704 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7705 the register contains) or involves a segment address (in which case
7706 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7707 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7709 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7710 points in all the right places, and save you from having to place
7711 any sync points manually. However, it should be stressed that
7712 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7713 you may still have to place some manually.
7715 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7716 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7717 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7718 options.
7720 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7721 fluke, something in your data section should disassemble to a
7722 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7723 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7724 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7725 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7726 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7727 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7728 suppress disassembly of the data area.
7731 \S{ndisother} Other Options
7733 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7734 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7735 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7736 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7738 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7739 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7740 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7741 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7742 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7743 anyway.
7746 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7748 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7749 possible, should be sent to
7750 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7751 developer's site at
7752 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7753 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7754 new features as well.
7756 \A{inslist} \i{Instruction List}
7758 \H{inslistintro} Introduction
7760 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7761 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7762 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7763  when appropriate, one or more usage flags.
7765 \& inslist.src
7767 \A{changelog} \i{NASM Version History}
7769 \& changes.src