outdbg: add %pragma for maximum size of a raw data dump
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blobfd3c6b6f1e14957fb29046d43e617496fb46ef10
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2017 The NASM Authors - All Rights Reserved
4 \#   See the file AUTHORS included with the NASM distribution for
5 \#   the specific copyright holders.
6 \#
7 \#   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8 \#   modification, are permitted provided that the following
9 \#   conditions are met:
11 \#   * Redistributions of source code must retain the above copyright
12 \#     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13 \#   * Redistributions in binary form must reproduce the above
14 \#     copyright notice, this list of conditions and the following
15 \#     disclaimer in the documentation and/or other materials provided
16 \#     with the distribution.
18 \#     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
19 \#     CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
20 \#     INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
21 \#     MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22 \#     DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
23 \#     CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24 \#     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
25 \#     NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
26 \#     LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27 \#     HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
28 \#     CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
29 \#     OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
30 \#     EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32 \# --------------------------------------------------------------------------
34 \# Source code to NASM documentation
37 \M{category}{Programming}
38 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
39 \M{year}{1996-2017}
40 \M{author}{The NASM Development Team}
41 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
42 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "LICENSE" distributed in the NASM archive.}
43 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
44 \M{infoname}{NASM}
45 \M{infofile}{nasm}
46 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
47 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
48 \M{logoyadj}{-72}
50 \& version.src
52 \IR{-D} \c{-D} option
53 \IR{-E} \c{-E} option
54 \IR{-F} \c{-F} option
55 \IR{-I} \c{-I} option
56 \IR{-M} \c{-M} option
57 \IR{-MD} \c{-MD} option
58 \IR{-MF} \c{-MF} option
59 \IR{-MG} \c{-MG} option
60 \IR{-MP} \c{-MP} option
61 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
62 \IR{-MT} \c{-MT} option
63 \IR{-O} \c{-O} option
64 \IR{-P} \c{-P} option
65 \IR{-U} \c{-U} option
66 \IR{-X} \c{-X} option
67 \IR{-a} \c{-a} option
68 \IR{-d} \c{-d} option
69 \IR{-e} \c{-e} option
70 \IR{-f} \c{-f} option
71 \IR{-g} \c{-g} option
72 \IR{-i} \c{-i} option
73 \IR{-l} \c{-l} option
74 \IR{-o} \c{-o} option
75 \IR{-p} \c{-p} option
76 \IR{-s} \c{-s} option
77 \IR{-u} \c{-u} option
78 \IR{-v} \c{-v} option
79 \IR{-W} \c{-W} option
80 \IR{-Werror} \c{-Werror} option
81 \IR{-Wno-error} \c{-Wno-error} option
82 \IR{-w} \c{-w} option
83 \IR{-y} \c{-y} option
84 \IR{-Z} \c{-Z} option
85 \IR{!=} \c{!=} operator
86 \IR{$, here} \c{$}, Here token
87 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
88 \IR{$$} \c{$$} token
89 \IR{%} \c{%} operator
90 \IR{%%} \c{%%} operator
91 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
92 \IA{%-1}{%+1}
93 \IR{%0} \c{%0} parameter count
94 \IR{&} \c{&} operator
95 \IR{&&} \c{&&} operator
96 \IR{*} \c{*} operator
97 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
98 \IR{/} \c{/} operator
99 \IR{//} \c{//} operator
100 \IR{<} \c{<} operator
101 \IR{<<} \c{<<} operator
102 \IR{<=} \c{<=} operator
103 \IR{<>} \c{<>} operator
104 \IR{=} \c{=} operator
105 \IR{==} \c{==} operator
106 \IR{>} \c{>} operator
107 \IR{>=} \c{>=} operator
108 \IR{>>} \c{>>} operator
109 \IR{?} \c{?} MASM syntax
110 \IR{^} \c{^} operator
111 \IR{^^} \c{^^} operator
112 \IR{|} \c{|} operator
113 \IR{||} \c{||} operator
114 \IR{~} \c{~} operator
115 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
116 \IA{%$$}{%$}
117 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
118 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
119 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
120 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
121 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
122 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
123 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
124 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
125 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
126 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
127 variables
128 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
129 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
130 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
131 \IR{autoconf} Autoconf
132 \IR{bin} bin
133 \IR{bitwise and} bitwise AND
134 \IR{bitwise or} bitwise OR
135 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
136 \IR{block ifs} block IFs
137 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
138 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
139 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
140 \IR{bsd} BSD
141 \IR{c calling convention} C calling convention
142 \IR{c symbol names} C symbol names
143 \IA{critical expressions}{critical expression}
144 \IA{command line}{command-line}
145 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
146 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
147 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
148 \IA{character constants}{character constant}
149 \IR{codeview} CodeView debugging format
150 \IR{common object file format} Common Object File Format
151 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
152 in \c{elf}
153 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
154 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
155 \IR{declaring structure} declaring structures
156 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
157 \IR{devpac} DevPac
158 \IR{djgpp} DJGPP
159 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
160 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
161 \IR{dos} DOS
162 \IR{dos archive} DOS archive
163 \IR{dos source archive} DOS source archive
164 \IA{effective address}{effective addresses}
165 \IA{effective-address}{effective addresses}
166 \IR{elf} ELF
167 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
168 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
169 \IR{elf32} \c{elf32}
170 \IR{elf64} \c{elf64}
171 \IR{elfx32} \c{elfx32}
172 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
173 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
174 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
175 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
176 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
177 \IR{freebsd} FreeBSD
178 \IR{freelink} FreeLink
179 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
180 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
181 convention
182 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
183 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
184 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
185 \IR{got} GOT
186 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
187 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
188 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
189 \IR{intel number formats} Intel number formats
190 \IR{linux, elf} Linux, ELF
191 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
192 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
193 \IR{logical and} logical AND
194 \IR{logical or} logical OR
195 \IR{logical xor} logical XOR
196 \IR{mach object file format} Mach, object file format
197 \IA{mach-o}{macho}
198 \IR{mach-o} Mach-O, object file format
199 \IR{macho32} \c{macho32}
200 \IR{macho64} \c{macho64}
201 \IR{macos x} MacOS X
202 \IR{masm} MASM
203 \IA{memory reference}{memory references}
204 \IR{minix} Minix
205 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
206 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
207 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
208 \IR{mmx registers} MMX registers
209 \IA{modr/m}{modr/m byte}
210 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
211 \IR{ms-dos} MS-DOS
212 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
213 \IR{multipush} \c{multipush} macro
214 \IR{nan} NaN
215 \IR{nasm version} NASM version
216 \IR{netbsd} NetBSD
217 \IR{omf} OMF
218 \IR{openbsd} OpenBSD
219 \IR{operating system} operating system
220 \IR{os/2} OS/2
221 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
222 \IR{passes} passes, assembly
223 \IR{perl} Perl
224 \IR{pic} PIC
225 \IR{pharlap} PharLap
226 \IR{plt} PLT
227 \IR{plt} \c{PLT} relocations
228 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
229 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
230 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
231 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
232 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
233 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
234 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
235 Object File Format
236 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
237 \IA{repeating}{repeating code}
238 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
239 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
240 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
241 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
242 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
243 \IR{section, macho extensions to} \c{SECTION}, \c{macho} extensions to
244 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
245 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
246 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
247 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
248 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
249 \IR{shift command} \c{shift} command
250 \IA{sib}{sib byte}
251 \IR{sib byte} SIB byte
252 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
253 \IA{sectalign}{sectalign}
254 \IR{solaris x86} Solaris x86
255 \IA{standard section names}{standardized section names}
256 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
257 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
258 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
259 \IR{tlink} \c{TLINK}
260 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
261 \IR{unicode} Unicode
262 \IR{unix} Unix
263 \IR{utf-8} UTF-8
264 \IR{utf-16} UTF-16
265 \IR{utf-32} UTF-32
266 \IA{sco unix}{unix, sco}
267 \IR{unix, sco} Unix, SCO
268 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
269 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
270 \IA{unix system v}{unix, system v}
271 \IR{unix, system v} Unix, System V
272 \IR{unixware} UnixWare
273 \IR{val} VAL
274 \IR{version number of nasm} version number of NASM
275 \IR{visual c++} Visual C++
276 \IR{www page} WWW page
277 \IR{win32} Win32
278 \IR{win32} Win64
279 \IR{windows} Windows
280 \IR{windows 95} Windows 95
281 \IR{windows nt} Windows NT
282 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
283 \# \IC{program entry point}{start point, program}
284 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
285 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
286 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
289 \C{intro} Introduction
291 \H{whatsnasm} What Is NASM?
293 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
294 for portability and modularity. It supports a range of object file
295 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
296 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
297 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
298 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
299 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
300 strong support for macros.
303 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
305 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
306 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
307 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
308 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
310 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
311 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
313 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
314 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
315 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
316 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
317 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
318 it (properly.)
320 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
321 doesn't seem to have much (or any) documentation.
323 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
324 DOS.
326 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
327 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
328 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
329 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
330 It's expensive too. And it's DOS-only.
332 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
333 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
334 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
335 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
336 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
337 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
338 Again.
341 \S{legal} \i{License} Conditions
343 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
344 distribution archive, for the license conditions under which you may
345 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
346 known as the simplified BSD license.
348 Copyright 1996-2016 the NASM Authors - All rights reserved.
350 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
351 modification, are permitted provided that the following conditions are
352 met:
354 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
355 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
357 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
358 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
359 documentation and/or other materials provided with the distribution.
360       
361 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
362 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
363 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
364 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
365 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
366 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
367 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
368 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
369 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
370 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
371 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
372 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
373 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
376 \H{contact} Contact Information
378 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
379 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
380 (see below for the link).
381 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
383 NASM has a \i{website} at
384 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}. If it's not there,
385 google for us!
387 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
388 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
389 the official web site.
391 If you want information about the current development status, please
392 subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list; see link from the
393 website.
396 \H{install} Installation
398 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
400 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
401 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
402 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
403 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
405 The archive will contain a set of executable files: the NASM
406 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
407 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
408 RDOFF file format.
410 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
411 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
412 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
413 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
414 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
415 under other versions of Windows as well.)
417 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
418 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
419 so you can delete it if you need to save space; however, you may
420 want to keep the documentation or test programs.
422 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
423 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
424 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
425 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
426 the source archive.
428 Note that a number of files are generated from other files by Perl
429 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
430 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
431 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
432 documentation. It is possible future source distributions may not
433 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
434 platforms, including DOS and Windows, are available from
435 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
438 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
440 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
441 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
442 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
443 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
444 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
446 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
447 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
448 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
449 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
450 accordingly.
452 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
453 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
454 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
455 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
456 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
457 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
458 install the programs yourself.
460 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
461 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
462 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
463 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
466 \C{running} Running NASM
468 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
470 To assemble a file, you issue a command of the form
472 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
474 For example,
476 \c nasm -f elf myfile.asm
478 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
480 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
482 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
484 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
485 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
486 to give a listing file name, for example:
488 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
490 To get further usage instructions from NASM, try typing
492 \c nasm -h
494 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
495 are.
497 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
498 or \c{ELF}, type
500 \c file nasm
502 (in the directory in which you put the NASM binary when you
503 installed it). If it says something like
505 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
507 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
508 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
510 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
512 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
513 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
514 and are rare these days.)
516 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
517 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
518 messages.
521 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
523 NASM will normally choose the name of your output file for you;
524 precisely how it does this is dependent on the object file format.
525 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
526 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
527 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
528 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
529 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
530 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
531 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
532 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
533 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
535 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
536 has the same name as the input file, in which case it will give a
537 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
539 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
540 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
541 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
542 with the name you wish for the output file, either with or without
543 an intervening space. For example:
545 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
546 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
548 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
549 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
552 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
554 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
555 output file format for you itself. In the distribution versions of
556 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
557 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
558 choose what you want the default to be.
560 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
561 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
563 A complete list of the available output file formats can be given by
564 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
567 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
569 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
570 optional space) by a file name, NASM will generate a
571 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
572 code are listed on the left, and the actual source code, with
573 expansions of multi-line macros (except those which specifically
574 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
575 right. For example:
577 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
579 If a list file is selected, you may turn off listing for a
580 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
581 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
582 form" (without the brackets). This can be used to list only
583 sections of interest, avoiding excessively long listings.
586 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
588 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
589 This can be redirected to a file for further processing. For example:
591 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
594 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
596 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
597 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
598 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
599 dependency list without a prefix.
602 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
604 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
605 output to a file, rather than to stdout.  For example:
607 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
610 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
612 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
613 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
614 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
615 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
616 updated dependencies with every assembly session.  For example:
618 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
621 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
623 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
624 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
625 specified by the \c{-o} option.
628 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
630 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
631 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
632 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
633 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
634 is specified) is automatically quoted.
637 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
639 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
640 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
641 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
642 file has been removed.
645 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
647 This option is used to select the format of the debug information
648 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
649 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
650 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
651 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
652 if \c{-F} is specified.
654 A complete list of the available debug file formats for an output
655 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
656 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
658 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which
659 is not built into NASM by default. For information on how
660 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
663 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
665 This option can be used to generate debugging information in the specified
666 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
667 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
668 If no debug information is currently implemented in the selected output
669 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
672 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
674 This option can be used to select an error reporting format for any
675 error messages that might be produced by NASM.
677 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
678 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
679 the default and looks like this:
681 \c filename.asm:65: error: specific error message
683 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
684 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
685 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
686 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
687 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
689 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
690 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
692 \c filename.asm(65) : error: specific error message
694 where the only difference is that the line number is in parentheses
695 instead of being delimited by colons.
697 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
699 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
701 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
702 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
703 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
704 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
705 example) you want to load them into an editor.
707 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
708 which causes errors to be sent to the specified files rather than
709 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
710 the errors into a file by typing
712 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
714 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
715 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
716 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
718 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
720 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
721 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
722 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
723 program, you can type:
725 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
727 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
730 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
732 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
733 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
734 search for the given file not only in the current directory, but also
735 in any directories specified on the command line by the use of the
736 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
737 library}, for example, by typing
739 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
741 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
742 optional).
744 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
745 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
746 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
747 prepended exactly as written to the name of the include file.
748 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
749 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
751 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
752 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
753 to search for the file \c{foobar.i}...)
755 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
756 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
757 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
758 \k{nasmenv}).
760 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
761 be specified as \c{-I}.
764 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
766 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
767 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
768 option. So running
770 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
772 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
773 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
775 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
776 option can also be specified as \c{-P}.
779 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
781 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
782 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
783 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
784 could code
786 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
788 as an alternative to placing the directive
790 \c %define FOO 100
792 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
793 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
794 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
795 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
796 \c{-dDEBUG}.
798 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
799 be specified as \c{-D}.
802 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
804 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
805 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
806 option specified earlier on the command lines.
808 For example, the following command line:
810 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
812 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
813 program. This is useful to override options specified at a different
814 point in a Makefile.
816 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
817 be specified as \c{-U}.
820 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
822 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
823 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
824 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
825 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
826 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
827 if the \c{-o} option is also used).
829 This option cannot be applied to programs which require the
830 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
831 which depend on the values of symbols: so code such as
833 \c %assign tablesize ($-tablestart)
835 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
837 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
838 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
839 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
841 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
843 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
844 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
845 completely and assume the compiler has already done it, to save time
846 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
847 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
848 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
851 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
853 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
854 levels of optimization.  The syntax is:
856 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
857         if a short form is not specified, except conditional jumps.
858         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
860 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
861         which will fit in a signed byte are optimized,
862         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
863         to the long form unless otherwise specified.
865 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
866         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
867         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
868         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
869         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
870         one. This number has no effect on the actual number of passes.
872 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
873 since NASM 2.09.
875 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
876 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
879 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
881 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
882 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
884 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
886 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
887 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
888 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
889 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
890 Note that you lose the ability to override the default address type for
891 the instruction.
893 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
894 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
895 \c{include}, \c{local})
897 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
899 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
900 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
901 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
902 conditions are reported like errors, but come up with the word
903 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
904 generating an output file and returning a success status to the
905 operating system.
907 Some conditions are even less severe than that: they are only
908 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
909 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
910 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
911 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
912 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
913 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
915 The current \i{warning classes} are:
917 \b \i\c{other} specifies any warning not otherwise specified in any
918 class.
920 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
921 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
922 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
923 you might want to disable it.
925 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This
926 warning class is disabled by default.
928 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
929 parameters than optional parameters. This warning class
930 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
932 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
933 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
934 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
935 see \k{syntax} for more information.
937 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
938 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
940 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations
941 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this.
942 This warning class is disabled by default.
944 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
945 Enabled by default.
947 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
948 Disabled by default.
950 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
951 Disabled by default.
953 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
954 Enabled by default.
956 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
957 Enabled by default.
959 \b \i\c{lock} warns about \c{LOCK} prefixes on unlockable instructions.
960 Enabled by default.
962 \b \i\c{hle} warns about invalid use of the HLE \c{XACQUIRE} or \c{XRELEASE}
963 prefixes.
964 Enabled by default.
966 \b \i\c{bnd} warns about ineffective use of the \c{BND} prefix when a relaxed
967 form of jmp instruction becomes jmp short form.
968 Enabled by default.
970 \b \i\c{zext-reloc} warns that a relocation has been zero-extended due
971 to limitations in the output format.
973 \b \i\c\{ptr} warns about keywords used in other assemblers that might
974 indicate a mistake in the source code.  Currently only the MASM
975 \c{PTR} keyword is recognized.
977 \b \i\c{bad-pragma} warns about a malformed or otherwise unparsable
978 \c{%pragma} directive.  Disabled by default.
980 \b \i\c{unknown-pragma} warns about an unknown \c{%pragma} directive.
981 This is not yet implemented.  Disabled by default.
983 \b \i\c{not-my-pragma} warns about a \c{%pragma} directive which is
984 not applicable to this particular assembly session.  This is not yet
985 implemented.  Disabled by default.
987 \b \i\c{unknown-warning} warns about a \c{-w} or \c{-W} option or a
988 \c{[WARNING]} directive that contains an unknown warning name or is
989 otherwise not possible to process.
991 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes.
992 Thus, \c{-w+all} enables all available warnings, and \c{-w-all}
993 disables warnings entirely (since NASM 2.13).
995 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
996 \c{-Wwarning-class} and \c{-Wno-warning-class} instead of \c{-w+warning-class} and
997 \c{-w-warning-class}, respectively; both syntaxes work identically.
999 The option \c{-w+error} or \i\c{-Werror} can be used to treat warnings
1000 as errors.  This can be controlled on a per warning class basis
1001 (\c{-w+error=}\e{warning-class}); if no \e{warning-class} is specified
1002 NASM treats it as \c{-w+error=all}; the same applies to \c{-w-error}
1003 or \i\c{-Wno-error}, of course.
1005 In addition, you can control warnings in the source code itself, using
1006 the \i\c{[WARNING]} directive.  See \k{asmdir-warning}.
1009 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
1011 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
1012 and the date on which it was compiled.
1014 You will need the version number if you report a bug.
1016 For command-line compatibility with Yasm, the form \i\c{--v} is also
1017 accepted for this option starting in NASM version 2.11.05.
1019 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
1021 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
1022 debug info formats for the given output format. The default format
1023 is indicated by an asterisk. For example:
1025 \c nasm -f elf -y
1027 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
1028 \c   ('*' denotes default):
1029 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
1030 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
1033 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
1035 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append
1036 (respectively) the given argument to all \c{global} or
1037 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the
1038 underscore to all global and external variables, as C requires it in
1039 some, but not all, system calling conventions.
1042 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
1044 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
1045 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
1046 processed before the real command line. You can use this to define
1047 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
1048 options in the \c{NASMENV} variable.
1050 The value of the variable is split up at white space, so that the
1051 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
1052 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
1053 what you might want, because it will be split at the space and the
1054 NASM command-line processing will get confused by the two
1055 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
1057 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
1058 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
1059 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
1060 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
1061 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
1062 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
1064 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
1065 changed with version 0.98.31.
1068 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
1070 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
1071 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
1072 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1073 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1074 skipping this section.
1077 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1079 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1080 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1081 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1082 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1083 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1084 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1085 will distinguish between labels differing only in case.
1088 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1090 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1091 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1092 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1093 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1094 if you declare, for example,
1096 \c foo     equ     1
1097 \c bar     dw      2
1099 then the two lines of code
1101 \c         mov     ax,foo
1102 \c         mov     ax,bar
1104 generate completely different opcodes, despite having
1105 identical-looking syntaxes.
1107 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1108 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1109 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1110 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1111 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1112 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1113 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1114 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1116 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1117 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1118 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1119 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1120 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1121 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1123 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1124 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1125 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1126 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1127 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1128 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1129 \e{everything} is a label.
1131 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1132 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1133 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1134 portion outside square brackets and another portion inside. The
1135 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1136 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1139 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1141 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1142 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1143 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1144 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1145 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1146 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1147 \c{mov word [var],2}.
1149 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1150 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1151 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1152 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1153 the strings being manipulated.
1156 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1158 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1159 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1160 choose to put in your segment registers, and will never
1161 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1164 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1166 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1167 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1168 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1169 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1170 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1171 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1172 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1173 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1174 track of which external variable definitions are far and which are
1175 near.
1178 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1180 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1181 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1182 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1183 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1185 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1186 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1187 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1188 on a misunderstanding by the authors.
1191 \S{qsother} Other Differences
1193 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1194 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1196 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1197 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1198 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1199 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1200 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1201 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1202 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1204 In addition to all of this, macros and directives work completely
1205 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1206 details.
1209 \C{lang} The NASM Language
1211 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1213 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1214 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1215 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1217 \c label:    instruction operands        ; comment
1219 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1220 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1221 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1222 presence and nature of the instruction field.
1224 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1225 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1226 backslash-ended line.
1228 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1229 have white space before them, or instructions may have no space
1230 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1231 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1232 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1233 valid source line which does nothing but define a label. Running
1234 NASM with the command-line option
1235 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1236 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1238 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1239 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1240 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1241 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1242 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1243 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1244 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1245 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1246 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1247 an identifier is 4095 characters.
1249 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1250 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1251 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1252 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ}, \c{REPNE}/\c{REPNZ},
1253 \c{XACQUIRE}/\c{XRELEASE} or \c{BND}/\c{NOBND}, in the usual way. Explicit
1254 \I{address-size prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1255 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1256 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1257 override}segment register as an instruction prefix: coding
1258 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1259 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1260 syntactic features of the language, but for instructions such as
1261 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1262 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1263 \c{es lodsb}.
1265 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1266 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1267 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1269 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1270 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1272 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1273 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1274 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1275 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1276 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1277 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1279 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1280 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1281 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1282 \# Details of
1283 \# all forms of each supported instruction are given in
1284 \# \k{iref}.
1285 For example, you can code:
1287 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1288 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1290 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1291 \c         fadd    to st1          ; so does this
1293 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1294 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1295 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1298 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1300 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1301 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1302 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1303 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1304 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \i{uninitialized} counterparts
1305 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1306 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the
1307 \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1310 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1312 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1313 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1314 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1315 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1317 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1318 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1319 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1320 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1321 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1322 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1323 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1324 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1325 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1326 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1327 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1328 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1329 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1331 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1332 as operands.
1335 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1337 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1338 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1339 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1340 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1341 words, doublewords or whatever to reserve.  As stated in \k{qsother},
1342 NASM does not support the MASM/TASM syntax of reserving uninitialized
1343 space by writing \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it
1344 does instead. The operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a
1345 \i\e{critical expression}: see \k{crit}.
1347 For example:
1349 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1350 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1351 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1352 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1353 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers 
1355 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1357 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1358 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1359 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1360 directly into a game executable file. It can be called in one of
1361 these three ways:
1363 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1364 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1365 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1366 \c                                    ; actually include at most 512
1368 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1369 macro version searches for the file in the include file search path
1370 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1371 overridden if desired.
1374 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1376 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1377 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1378 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1379 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1380 example,
1382 \c message         db      'hello, world'
1383 \c msglen          equ     $-message
1385 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1386 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1387 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1388 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1389 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1390 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1393 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1395 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1396 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1397 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1398 code
1400 \c zerobuf:        times 64 db 0
1402 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1403 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1404 \e{expression}, so you can do things like
1406 \c buffer: db      'hello, world'
1407 \c         times 64-$+buffer db ' '
1409 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1410 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1411 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1413 \c         times 100 movsb
1415 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1416 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1417 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1419 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1421 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1422 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1423 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1424 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1425 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1428 \H{effaddr} Effective Addresses
1430 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1431 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1432 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1433 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1434 example:
1436 \c wordvar dw      123
1437 \c         mov     ax,[wordvar]
1438 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1439 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1441 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1442 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1444 More complicated effective addresses, such as those involving more
1445 than one register, work in exactly the same way:
1447 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1448 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1450 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1451 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1452 all right:
1454 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1455 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1457 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1458 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1459 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1460 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1461 generate the latter on the grounds that the former requires four
1462 bytes to store a zero offset.
1464 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1465 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1466 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1467 default segment registers.
1469 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1470 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1471 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1472 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1473 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1474 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1475 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1476 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1477 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1478 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1479 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1481 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1482 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1483 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1484 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1485 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1486 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1487 the offset to be lost.
1489 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1490 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1491 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1492 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1493 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1494 \c{[eax*2+0]} to be generated literally. \c{[nosplit eax*1]} also has the
1495 same effect. In another way, a split EA form \c{[0, eax*2]} can be used, too.
1496 However, \c{NOSPLIT} in \c{[nosplit eax+eax]} will be ignored because user's
1497 intention here is considered as \c{[eax+eax]}.
1499 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1500 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1501 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1502 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1504 A new form of split effective addres syntax is also supported. This is
1505 mainly intended for mib operands as used by MPX instructions, but can
1506 be used for any memory reference. The basic concept of this form is
1507 splitting base and index.
1509 \c      mov eax,[ebx+8,ecx*4]   ; ebx=base, ecx=index, 4=scale, 8=disp
1511 For mib operands, there are several ways of writing effective address depending
1512 on the tools. NASM supports all currently possible ways of mib syntax:
1514 \c      ; bndstx
1515 \c      ; next 5 lines are parsed same
1516 \c      ; base=rax, index=rbx, scale=1, displacement=3
1517 \c      bndstx [rax+0x3,rbx], bnd0      ; NASM - split EA
1518 \c      bndstx [rbx*1+rax+0x3], bnd0    ; GAS - '*1' indecates an index reg
1519 \c      bndstx [rax+rbx+3], bnd0        ; GAS - without hints
1520 \c      bndstx [rax+0x3], bnd0, rbx     ; ICC-1
1521 \c      bndstx [rax+0x3], rbx, bnd0     ; ICC-2
1523 When broadcasting decorator is used, the opsize keyword should match
1524 the size of each element.
1526 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, dword [rbx]{1to16}   ; single-precision float
1527 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, zword [rbx]          ; packed 512 bit memory
1530 \H{const} \i{Constants}
1532 NASM understands four different types of constant: numeric,
1533 character, string and floating-point.
1536 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1538 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1539 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1540 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1541 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1542 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1543 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1544 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1545 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1546 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1547 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1548 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1549 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1550 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1551 \e{not} imply an octal constant!
1553 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1554 up long strings.
1556 Some examples (all producing exactly the same code):
1558 \c         mov     ax,200          ; decimal
1559 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1560 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1561 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1562 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1563 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1564 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1565 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1566 \c         mov     ax,310q         ; octal
1567 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1568 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1569 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1570 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1571 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1572 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1573 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1574 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1576 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1578 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1579 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1580 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1581 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1582 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1583 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1584 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1587 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1589 \c       \'          single quote (')
1590 \c       \"          double quote (")
1591 \c       \`          backquote (`)
1592 \c       \\\          backslash (\)
1593 \c       \?          question mark (?)
1594 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1595 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1596 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1597 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1598 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1599 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1600 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1601 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1602 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1603 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1604 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1605 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1607 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1608 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1609 sequence.
1611 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1612 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1614 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1615 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1616 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1619 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1621 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1622 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1624 A character constant with more than one byte will be arranged
1625 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1627 \c           mov eax,'abcd'
1629 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1630 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1631 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1632 the sense of character constants understood by the Pentium's
1633 \i\c{CPUID} instruction.
1636 \S{strconst} \i{String Constants}
1638 String constants are character strings used in the context of some
1639 pseudo-instructions, namely the
1640 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1641 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1642 certain preprocessor directives.
1644 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1645 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1646 for the conditions. So the following are equivalent:
1648 \c       db    'hello'               ; string constant
1649 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1651 And the following are also equivalent:
1653 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1654 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1655 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1657 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1658 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1659 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1660 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1661 or four-character constants are treated as strings when they are
1662 operands to \c{DW}, and so forth.
1664 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1666 The special operators \i\c{__utf16__}, \i\c{__utf16le__},
1667 \i\c{__utf16be__}, \i\c{__utf32__}, \i\c{__utf32le__} and
1668 \i\c{__utf32be__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1669 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1670 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1671 littleendian.
1673 For example:
1675 \c %define u(x) __utf16__(x)
1676 \c %define w(x) __utf32__(x)
1678 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1679 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1681 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1682 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1683 context.
1685 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1687 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1688 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1689 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1690 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1691 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1692 \i\c{__float128h__}.
1694 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1695 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1696 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1697 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1698 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1700 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1701 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1702 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1703 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1704 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1705 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1706 prefixes, respectively.
1708 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1709 floating-point constants as well.
1711 Some examples:
1713 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1714 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1715 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1716 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1717 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1718 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1719 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1720 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1721 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1722 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1723 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1725 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1726 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1727 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1728 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1729 called a "\i{minifloat}."
1731 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1732 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1733 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1734 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1735 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1736 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1737 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1738 floating-point number, respectively.
1740 For example:
1742 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1744 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1745 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1747 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1749 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1750 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1751 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1752 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1753 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1754 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1755 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1756 of floating-point routines, which would significantly increase the
1757 size of the assembler for very little benefit.
1759 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1760 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1761 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1762 respectively.  These are normally used as macros:
1764 \c %define Inf __Infinity__
1765 \c %define NaN __QNaN__
1767 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1769 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1770 macros.  See \k{pkg_fp}.
1772 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1774 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1775 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1776 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1778 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1779 digits.
1781 For example:
1783 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1784 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1785 \c       dt +0p33
1786 \c       dt 33p
1789 \H{expr} \i{Expressions}
1791 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1792 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1793 appropriate size.
1795 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1796 calculations to involve the current assembly position: the
1797 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1798 position at the beginning of the line containing the expression; so
1799 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1800 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1801 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1803 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1804 increasing order of \i{precedence}.
1807 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1809 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1810 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1811 arithmetic operator supported by NASM.
1814 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1816 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1819 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1821 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1824 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1826 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1827 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1828 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1829 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1830 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1833 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1834 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1836 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1837 subtraction.
1840 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1841 \i{Multiplication} and \i{Division}
1843 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1844 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1845 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1846 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1847 \i{signed modulo} operators respectively.
1849 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1850 operation of the signed modulo operator.
1852 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1853 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1854 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1857 \S{expmul} \i{Unary Operators}
1859 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1860 which only apply to one argument.  These are \I{+ opunary}\c{+}, \I{-
1861 opunary}\c{-}, \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!}, \i\c{SEG}, and the
1862 \i{integer functions} operators.
1864 \c{-} negates its operand, \c{+} does nothing (it's provided for
1865 symmetry with \c{-}), \c{~} computes the \i{one's complement} of its
1866 operand, \c{!} is the \i{logical negation} operator.
1868 \c{SEG} provides the \i{segment address}
1869 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1871 A set of additional operators with leading and trailing double
1872 underscores are used to implement the integer functions of the
1873 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1876 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1878 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1879 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1880 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1881 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1883 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1884 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1885 the symbol makes sense. So the code
1887 \c         mov     ax,seg symbol
1888 \c         mov     es,ax
1889 \c         mov     bx,symbol
1891 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1893 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1894 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1895 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1896 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1897 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1899 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1900 \c         mov     es,ax
1901 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1903 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1904 pointer to the symbol \c{symbol}.
1906 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1907 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1908 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1909 could code either of
1911 \c         call    (seg procedure):procedure
1912 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1914 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1915 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1916 practice.)
1918 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1919 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1920 to \c{CALL} in these examples.
1922 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1923 must code
1925 \c         dw      symbol, seg symbol
1927 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1928 invent one using the macro processor.
1931 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1933 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1934 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1935 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
1936 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
1937 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
1938 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
1939 and in \c{BITS 16} mode,
1941 \c         push dword 33
1943 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1945 \c         push strict dword 33
1947 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1948 21 00 00 00}.
1950 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1951 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1954 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1956 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1957 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1958 called \e{Critical Expressions}.
1960 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1961 code and data, so that the second pass, when generating all the
1962 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1963 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1964 symbol declared after the code in question. For example,
1966 \c         times (label-$) db 0
1967 \c label:  db      'Where am I?'
1969 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1970 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1971 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1972 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1973 code
1975 \c         times (label-$+1) db 0
1976 \c label:  db      'NOW where am I?'
1978 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1979 wrong!
1981 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1982 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1983 value is required to be computable in the first pass, and which must
1984 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1985 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1987 \H{locallab} \i{Local Labels}
1989 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1990 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1991 label, which means that it is associated with the previous non-local
1992 label. So, for example:
1994 \c label1  ; some code
1996 \c .loop
1997 \c         ; some more code
1999 \c         jne     .loop
2000 \c         ret
2002 \c label2  ; some code
2004 \c .loop
2005 \c         ; some more code
2007 \c         jne     .loop
2008 \c         ret
2010 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
2011 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
2012 are kept separate by virtue of each being associated with the
2013 previous non-local label.
2015 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
2016 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
2017 allowing access to local labels from other parts of the code. This
2018 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
2019 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
2020 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
2021 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
2022 to, you could write
2024 \c label3  ; some more code
2025 \c         ; and some more
2027 \c         jmp label1.loop
2029 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
2030 define a label which can be referenced from anywhere but which
2031 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
2032 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
2033 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
2034 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
2035 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
2036 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
2037 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
2038 to the local label mechanism. So you could code
2040 \c label1:                         ; a non-local label
2041 \c .local:                         ; this is really label1.local
2042 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
2043 \c label2:                         ; another non-local label
2044 \c .local:                         ; this is really label2.local
2046 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
2048 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
2049 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
2050 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
2051 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
2052 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
2053 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
2054 special.
2057 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
2059 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
2060 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
2061 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
2062 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
2063 sign.
2065 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
2066 character into a single line.  Thus:
2068 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
2069 \c         THIS_VALUE
2071 will work like a single-line macro without the backslash-newline
2072 sequence.
2074 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
2076 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
2078 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
2079 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
2080 things like
2082 \c %define ctrl    0x1F &
2083 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
2085 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
2087 which will expand to
2089 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
2091 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
2092 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
2093 not at definition time. Thus the code
2095 \c %define a(x)    1+b(x)
2096 \c %define b(x)    2*x
2098 \c         mov     ax,a(8)
2100 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
2101 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
2103 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
2104 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2105 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2106 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2107 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2108 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2109 \c{bar}.
2111 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2112 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2113 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2114 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2115 Hence, if you code
2117 \c %define a(x)    1+a(x)
2119 \c         mov     ax,a(3)
2121 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2122 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2123 for an example of its use.
2125 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2126 macros: if you write
2128 \c %define foo(x)   1+x
2129 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2131 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2132 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2133 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2134 you define
2136 \c %define foo bar
2138 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2139 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2140 \e{with} parameters, and vice versa.
2142 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2143 perfectly well define a macro with
2145 \c %define foo bar
2147 and then re-define it later in the same source file with
2149 \c %define foo baz
2151 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2152 according to the most recent definition. This is particularly useful
2153 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2155 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2156 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2159 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2161 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2162 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2163 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2164 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2165 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2167 Suppose you have the following code:
2169 \c %define  isTrue  1
2170 \c %define  isFalse isTrue
2171 \c %define  isTrue  0
2173 \c val1:    db      isFalse
2175 \c %define  isTrue  1
2177 \c val2:    db      isFalse
2179 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2180 This is because, when a single-line macro is defined using
2181 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2182 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2183 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2184 time it is 1.
2186 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2187 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2188 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2190 \c %xdefine isTrue  1
2191 \c %xdefine isFalse isTrue
2192 \c %xdefine isTrue  0
2194 \c val1:    db      isFalse
2196 \c %xdefine isTrue  1
2198 \c val2:    db      isFalse
2200 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2201 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2202 the time that \c{isFalse} was defined.
2205 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2207 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2208 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2209 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2210 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2212 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2214 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2215 select between them.  Similarly, the two statements:
2217 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2218 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2220 have, in fact, exactly the same effect.
2222 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2223 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2226 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2228 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2229 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2230 several similar macros that perform similar functions.
2232 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2233 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2235 As an example, consider the following:
2237 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2239 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2240 \c         .COM1addr       RESW    1
2241 \c         .COM2addr       RESW    1
2242 \c         ; ..and so on
2243 \c endstruc
2245 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2246 we can end up with:
2248 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2249 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2251 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2252 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2254 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2256 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2258 Now the above code can be written as:
2260 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2261 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2263 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2264 in turn, reduce typing errors).
2267 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2269 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2270 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2271 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2272 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2273 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2274 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2276 For example:
2278 \c %idefine Foo mov %?,%??
2280 \c         foo
2281 \c         FOO
2283 will expand to:
2285 \c         mov foo,Foo
2286 \c         mov FOO,Foo
2288 The sequence:
2290 \c %idefine keyword $%?
2292 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2293 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2295 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2298 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2300 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2301 example, the following sequence:
2303 \c %define foo bar
2304 \c %undef  foo
2306 \c         mov     eax, foo
2308 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2309 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2311 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2312 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2313 \k{opt-u}.
2316 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2318 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2319 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2320 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2321 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2323 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2324 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2325 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2326 \c{%assign} directive is processed.
2328 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2329 later, so you can do things like
2331 \c %assign i i+1
2333 to increment the numeric value of a macro.
2335 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2336 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2337 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2339 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2340 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2341 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2342 involving a register).
2345 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2347 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2348 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2349 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2350 before definition.
2352 For example:
2354 \c %defstr test TEST
2356 is equivalent to
2358 \c %define test 'TEST'
2360 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2361 \k{getenv}):
2363 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2366 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2368 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2369 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2370 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2372 For example:
2374 \c %deftok test 'TEST'
2376 is equivalent to
2378 \c %define test TEST
2381 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2383 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2384 supports a few simple string handling macro operators from which
2385 more complex operations can be constructed.
2387 All the string operators define or redefine a value (either a string
2388 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2389 value, it may change the style of quoting of the input string or
2390 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2392 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2394 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2395 a single-line macro.
2397 For example:
2399 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2401 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2402 Similarly:
2404 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2406 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2408 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2411 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2413 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2414 For example:
2416 \c %strlen charcnt 'my string'
2418 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2419 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2420 was a literal string but it could also have been a single-line
2421 macro that expands to a string, as in the following example:
2423 \c %define sometext 'my string'
2424 \c %strlen charcnt sometext
2426 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2427 assigned the value of 9.
2430 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2432 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2433 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2434 than the description:
2436 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2437 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2438 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2439 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2440 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2441 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2443 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2444 single-line macro to be created and the second is the string. The
2445 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2446 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2447 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2448 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2449 values out of range result in an empty string.  A negative length
2450 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2451 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2454 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2456 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2457 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2458 this.
2460 \c %macro  prologue 1
2462 \c         push    ebp
2463 \c         mov     ebp,esp
2464 \c         sub     esp,%1
2466 \c %endmacro
2468 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2469 invoke the macro with a call such as
2471 \c myfunc:   prologue 12
2473 which would expand to the three lines of code
2475 \c myfunc: push    ebp
2476 \c         mov     ebp,esp
2477 \c         sub     esp,12
2479 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2480 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2481 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2482 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2483 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2484 \c{%3} and so on.
2486 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2487 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2489 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2490 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2491 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2492 things like
2494 \c %macro  silly 2
2496 \c     %2: db      %1
2498 \c %endmacro
2500 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2501 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2502 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2505 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2507 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2508 defining the same macro name several times with different numbers of
2509 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2510 parameters at all. So you could define
2512 \c %macro  prologue 0
2514 \c         push    ebp
2515 \c         mov     ebp,esp
2517 \c %endmacro
2519 to define an alternative form of the function prologue which
2520 allocates no local stack space.
2522 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2523 instruction; for example, you might want to define
2525 \c %macro  push 2
2527 \c         push    %1
2528 \c         push    %2
2530 \c %endmacro
2532 so that you could code
2534 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2535 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2537 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2538 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2539 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2540 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2541 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2542 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2545 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2547 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2548 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2549 calling the same macro multiple times will use a different label
2550 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2551 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2552 flag is set by doing this:
2554 \c %macro  retz 0
2556 \c         jnz     %%skip
2557 \c         ret
2558 \c     %%skip:
2560 \c %endmacro
2562 You can call this macro as many times as you want, and every time
2563 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2564 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2565 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2566 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2567 interfering with the local label mechanism, as described in
2568 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2569 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2570 they interfere with macro-local labels.
2573 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2575 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2576 command line into one parameter definition, possibly after
2577 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2578 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2579 you might want to be able to write
2581 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2583 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2584 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2585 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2586 the last defined one along with the separating commas. So if you
2587 code:
2589 \c %macro  writefile 2+
2591 \c         jmp     %%endstr
2592 \c   %%str:        db      %2
2593 \c   %%endstr:
2594 \c         mov     dx,%%str
2595 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2596 \c         mov     bx,%1
2597 \c         mov     ah,0x40
2598 \c         int     0x21
2600 \c %endmacro
2602 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2603 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2604 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2605 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2606 \c{db}.
2608 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2609 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2610 \c{%macro} line.
2612 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2613 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2614 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2615 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2616 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2617 into account when overloading macros, and will not allow you to
2618 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2619 example).
2621 Of course, the above macro could have been implemented as a
2622 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2623 look like
2625 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2627 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2628 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2629 definition.
2631 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2633 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2635 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2636 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2637 be either negative or positive but must never be zero.
2639 For example
2641 \c %macro mpar 1-*
2642 \c      db %{3:5}
2643 \c %endmacro
2645 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2647 expands to \c{3,4,5} range.
2649 Even more, the parameters can be reversed so that
2651 \c %macro mpar 1-*
2652 \c      db %{5:3}
2653 \c %endmacro
2655 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2657 expands to \c{5,4,3} range.
2659 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2660 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2661 the analogue here.
2663 \c %macro mpar 1-*
2664 \c      db %{-1:-3}
2665 \c %endmacro
2667 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2669 expands to \c{6,5,4} range.
2671 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2673 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2674 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2676 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2678 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2679 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2680 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2682 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2684 \c         writefile 2,%1
2685 \c         mov     ax,0x4c01
2686 \c         int     0x21
2688 \c %endmacro
2690 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2691 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2692 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2693 called with no parameters, in which case it will use the default
2694 error message supplied in the macro definition.
2696 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2697 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2698 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2699 optional ones. So if a macro definition began with the line
2701 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2703 then it could be called with between one and three parameters, and
2704 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2705 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2706 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2708 You can provide extra information to a macro by providing
2709 too many default parameters:
2711 \c %macro quux 1 something
2713 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2714 more information.
2715 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2716 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2717 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2718 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2719 when the macro is defined, not when it is expanded.
2721 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2722 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2723 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2724 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2725 parameters were really passed to the macro call.
2727 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2728 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2729 and more useful, by changing the first line of the definition to
2731 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2733 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2734 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2735 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2738 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2740 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2741 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2742 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2743 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2744 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2745 Examples are given in \k{rotate}.
2748 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2750 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2751 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2752 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2755 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2757 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2758 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2759 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2760 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2761 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2762 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2764 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2765 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2766 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2767 argument list reappear on the right, and vice versa.
2769 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2770 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2771 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2772 parameters are rotated to the right.
2774 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2775 restore a set of registers might work as follows:
2777 \c %macro  multipush 1-*
2779 \c   %rep  %0
2780 \c         push    %1
2781 \c   %rotate 1
2782 \c   %endrep
2784 \c %endmacro
2786 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2787 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2788 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2789 one place to the left, so that the original second argument is now
2790 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2791 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2792 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2794 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2795 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2796 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2798 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2799 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2800 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2801 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2802 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2803 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2804 order from the one in which they were pushed.
2806 This can be done by the following definition:
2808 \c %macro  multipop 1-*
2810 \c   %rep %0
2811 \c   %rotate -1
2812 \c         pop     %1
2813 \c   %endrep
2815 \c %endmacro
2817 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2818 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2819 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2820 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2821 iterated through in reverse order.
2824 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2826 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2827 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2828 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2829 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2830 table, you could code something like
2832 \c %macro keytab_entry 2
2834 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2835 \c                 db      %2
2837 \c %endmacro
2839 \c keytab:
2840 \c           keytab_entry F1,128+1
2841 \c           keytab_entry F2,128+2
2842 \c           keytab_entry Return,13
2844 which would expand to
2846 \c keytab:
2847 \c keyposF1        equ     $-keytab
2848 \c                 db     128+1
2849 \c keyposF2        equ     $-keytab
2850 \c                 db      128+2
2851 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2852 \c                 db      13
2854 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2855 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2857 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2858 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2859 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2860 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2861 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2862 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2863 (literal text to be concatenated to the parameter).
2865 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2866 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2867 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2868 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2869 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2870 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2871 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2872 real names of macro-local labels means that the two usages
2873 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2874 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2876 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2877 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2878 purpose of concatenation.
2880 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2883 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2885 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2886 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2887 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2888 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2889 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2890 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2891 condition code.
2893 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2894 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2895 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2896 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2898 \c %macro  retc 1
2900 \c         j%-1    %%skip
2901 \c         ret
2902 \c   %%skip:
2904 \c %endmacro
2906 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2907 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2908 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2909 \c{JPE}.
2911 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2912 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2913 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2914 because no inverse condition code exists.
2917 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2919 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2920 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2921 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2922 see which instructions in the macro expansion are generating what
2923 code; however, for some macros this clutters the listing up
2924 unnecessarily.
2926 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2927 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2928 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2929 the number of parameters, like this:
2931 \c %macro foo 1.nolist
2933 Or like this:
2935 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2937 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2939 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2940 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2941 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2942 that argument specification.
2944 For example:
2946 \c %macro foo 1-3
2947 \c         ; Do something
2948 \c %endmacro
2949 \c %unmacro foo 1-3
2951 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2953 \c %macro bar 1-3
2954 \c         ; Do something
2955 \c %endmacro
2956 \c %unmacro bar 1
2958 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2959 specification does not match exactly.
2962 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2964 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2965 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2966 syntax of this feature looks like this:
2968 \c %if<condition>
2969 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2970 \c %elif<condition2>
2971 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2972 \c %else
2973 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2974 \c %endif
2976 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2978 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2979 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2981 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2982 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2983 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2984 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2986 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2987 single-line macro existence}
2989 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2990 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2991 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2992 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2994 For example, when debugging a program, you might want to write code
2995 such as
2997 \c           ; perform some function
2998 \c %ifdef DEBUG
2999 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
3000 \c %endif
3001 \c           ; go and do something else
3003 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
3004 version of the program which produced debugging messages, and remove
3005 the option to generate the final release version of the program.
3007 You can test for a macro \e{not} being defined by using
3008 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
3009 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
3010 \i\c{%elifndef}.
3013 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
3014 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
3016 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
3017 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
3019 For example, you may be working with a large project and not have control
3020 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
3021 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
3022 does exist.
3024 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
3025 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
3027 \c %ifmacro MyMacro 1-3
3029 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
3031 \c %else
3033 \c      %macro MyMacro 1-3
3035 \c              ; insert code to define the macro
3037 \c      %endmacro
3039 \c %endif
3041 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
3042 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
3043 conflict.
3045 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
3046 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
3047 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
3050 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
3051 stack}
3053 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
3054 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
3055 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
3056 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
3057 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
3059 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
3060 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
3063 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
3064 arbitrary numeric expressions}
3066 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
3067 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
3068 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
3069 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
3070 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
3072 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
3073 a critical expression (see \k{crit}).
3075 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
3076 set of \i{relational operators} which are not normally available in
3077 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
3078 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
3079 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
3080 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
3081 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
3082 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
3083 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
3084 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
3085 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
3086 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
3087 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
3088 for true and 0 for false.
3090 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
3091 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
3093 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
3094 Identity\I{testing, exact text identity}
3096 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
3097 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
3098 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
3099 Differences in white space are not counted.
3101 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
3103 For example, the following macro pushes a register or number on the
3104 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
3106 \c %macro  pushparam 1
3108 \c   %ifidni %1,ip
3109 \c         call    %%label
3110 \c   %%label:
3111 \c   %else
3112 \c         push    %1
3113 \c   %endif
3115 \c %endmacro
3117 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3118 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3119 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3120 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3122 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3123 Types\I{testing, token types}
3125 Some macros will want to perform different tasks depending on
3126 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3127 example, a string output macro might want to be able to cope with
3128 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3129 string.
3131 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3132 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3133 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3134 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3135 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3137 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3138 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3140 \c %macro writefile 2-3+
3142 \c   %ifstr %2
3143 \c         jmp     %%endstr
3144 \c     %if %0 = 3
3145 \c       %%str:    db      %2,%3
3146 \c     %else
3147 \c       %%str:    db      %2
3148 \c     %endif
3149 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3150 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3151 \c   %else
3152 \c                 mov     dx,%2
3153 \c                 mov     cx,%3
3154 \c   %endif
3155 \c                 mov     bx,%1
3156 \c                 mov     ah,0x40
3157 \c                 int     0x21
3159 \c %endmacro
3161 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3162 the following two ways:
3164 \c         writefile [file], strpointer, length
3165 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3167 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3168 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3169 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3170 it itself and works out the address and length for itself.
3172 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3173 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3174 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3175 which case, all but the first two would be lumped together into
3176 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3178 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3179 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3180 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3181 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3183 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3185 Some macros will want to do different things depending on if it is
3186 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3187 versus a multi-token sequence.
3189 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3190 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3191 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3193 For example:
3195 \c %iftoken 1
3197 will assemble the subsequent code, but
3199 \c %iftoken -1
3201 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3202 \c{-}, and the number \c{1}.
3204 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3205 variants are also provided.
3207 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3209 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3210 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3211 any tokens at all, whitespace excepted.
3213 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3214 variants are also provided.
3216 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3218 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3219 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3220 the \c{%!<env>} directive exists.
3222 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3223 variants are also provided.
3225 Just as for \c{%!<env>} the argument should be written as a string if
3226 it contains characters that would not be legal in an identifier.  See
3227 \k{getenv}.
3229 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3231 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3232 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3233 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3234 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3236 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3237 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3238 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3239 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3241 \c %assign i 0
3242 \c %rep    64
3243 \c         inc     word [table+2*i]
3244 \c %assign i i+1
3245 \c %endrep
3247 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3248 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3249 \c{[table+126]}.
3251 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3252 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3253 terminate the loop, like this:
3255 \c fibonacci:
3256 \c %assign i 0
3257 \c %assign j 1
3258 \c %rep 100
3259 \c %if j > 65535
3260 \c     %exitrep
3261 \c %endif
3262 \c         dw j
3263 \c %assign k j+i
3264 \c %assign i j
3265 \c %assign j k
3266 \c %endrep
3268 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3270 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3271 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3272 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3273 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3274 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3275 be gradually used up and other applications to start crashing.
3277 Note a maximum repeat count is limited by 62 bit number, though it
3278 is hardly possible that you ever need anything bigger.
3281 \H{files} Source Files and Dependencies
3283 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3285 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3287 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3288 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3289 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3291 \c %include "macros.mac"
3293 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3294 file containing the \c{%include} directive.
3296 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3297 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3298 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3299 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3300 line using the \c{-i} option.
3302 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3303 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3304 the form
3306 \c %ifndef MACROS_MAC
3307 \c     %define MACROS_MAC
3308 \c     ; now define some macros
3309 \c %endif
3311 then including the file more than once will not cause errors,
3312 because the second time the file is included nothing will happen
3313 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3315 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3316 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3317 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3320 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3322 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3323 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3324 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3325 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3327 For example,
3329 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3331 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3332 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3335 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3337 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3338 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3339 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3341 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3342 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3343 \c{INCBIN} directive looks like:
3345 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3346 \c %pathsearch dep %1
3347 \c %depend dep
3348 \c         incbin dep,%2
3349 \c %endmacro
3351 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3352 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3353 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3356 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3358 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3359 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3360 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3361 described in \k{macropkg}.
3363 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3364 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3365 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3366 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3368 \c %use altreg
3369 \c %use 'altreg'
3371 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3372 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3373 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3375 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3377 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3378 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3379 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3380 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3381 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3382 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3383 able to nest these loops.
3385 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3386 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3387 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3388 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3389 define labels that are local to a particular context on the stack.
3392 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3393 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3395 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3396 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3397 which is the name of the context. For example:
3399 \c %push    foobar
3401 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3402 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3403 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3404 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3405 single macro definition.)
3407 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3408 context from the context stack and destroys it, along with any
3409 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3410 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3413 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3415 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3416 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3417 is used to define a label which is local to the context on the top
3418 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3419 above could be implemented by means of:
3421 \c %macro repeat 0
3423 \c     %push   repeat
3424 \c     %$begin:
3426 \c %endmacro
3428 \c %macro until 1
3430 \c         j%-1    %$begin
3431 \c     %pop
3433 \c %endmacro
3435 and invoked by means of, for example,
3437 \c         mov     cx,string
3438 \c         repeat
3439 \c         add     cx,3
3440 \c         scasb
3441 \c         until   e
3443 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3444 in \c{AL}.
3446 If you need to define, or access, labels local to the context
3447 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3448 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3451 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3453 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3454 a particular context, in just the same way:
3456 \c %define %$localmac 3
3458 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3459 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3460 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3463 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup}
3465 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3466 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3467 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3468 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3469 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3470 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3471 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3472 result in an \e{expression syntax error}.
3474 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3476 \c %macro ctxthru 0
3477 \c %push ctx1
3478 \c     %assign %$external 1
3479 \c         %push ctx2
3480 \c             %assign %$internal 1
3481 \c             mov eax, %$external
3482 \c             mov eax, %$internal
3483 \c         %pop
3484 \c %pop
3485 \c %endmacro
3487 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3488 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3489 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3490 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3491 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3492 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3493 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3494 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3495 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3497 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3499 \c %macro ctxthru 0
3500 \c %push ctx1
3501 \c     %assign %$external 1
3502 \c         %push ctx2
3503 \c             %assign %$internal 1
3504 \c             mov eax, %$$external
3505 \c             mov eax, %$internal
3506 \c         %pop
3507 \c %pop
3508 \c %endmacro
3510 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3511 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3512 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3513 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3514 unintuitive or erroneous.
3517 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3519 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3520 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3521 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3522 have the side effect of destroying all context-local labels and
3523 macros associated with the context that was just popped.
3525 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3526 with a different name, without touching the associated macros and
3527 labels. So you could replace the destructive code
3529 \c %pop
3530 \c %push   newname
3532 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3535 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3537 This example makes use of almost all the context-stack features,
3538 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3539 implement a block IF statement as a set of macros.
3541 \c %macro if 1
3543 \c     %push if
3544 \c     j%-1  %$ifnot
3546 \c %endmacro
3548 \c %macro else 0
3550 \c   %ifctx if
3551 \c         %repl   else
3552 \c         jmp     %$ifend
3553 \c         %$ifnot:
3554 \c   %else
3555 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3556 \c   %endif
3558 \c %endmacro
3560 \c %macro endif 0
3562 \c   %ifctx if
3563 \c         %$ifnot:
3564 \c         %pop
3565 \c   %elifctx      else
3566 \c         %$ifend:
3567 \c         %pop
3568 \c   %else
3569 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3570 \c   %endif
3572 \c %endmacro
3574 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3575 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3576 that the macros are issued in the right order (for example, not
3577 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3578 not.
3580 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3581 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3582 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3583 to do different things depending on whether the context on top of
3584 the stack is \c{if} or \c{else}.
3586 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3587 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3588 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3589 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3590 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3592 A sample usage of these macros might look like:
3594 \c         cmp     ax,bx
3596 \c         if ae
3597 \c                cmp     bx,cx
3599 \c                if ae
3600 \c                        mov     ax,cx
3601 \c                else
3602 \c                        mov     ax,bx
3603 \c                endif
3605 \c         else
3606 \c                cmp     ax,cx
3608 \c                if ae
3609 \c                        mov     ax,cx
3610 \c                endif
3612 \c         endif
3614 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3615 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3616 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3617 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3620 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3622 The following preprocessor directives provide a way to use
3623 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3625 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3627 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3629 \b\c{%local}  (see \k{local})
3632 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3634 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3635 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3636 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3638 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3639 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3640 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3641 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3643 \c some_function:
3645 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3646 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3647 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3649 \c         mov     ax,[i]
3650 \c         mov     bx,[j_ptr]
3651 \c         add     ax,[bx]
3652 \c         ret
3654 \c     %pop                       ; restore original context
3656 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3657 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3658 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3659 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3662 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3664 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3665 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3666 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3667 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3668 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3670 \c %stacksize flat
3672 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3673 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3674 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3676 \c %stacksize flat64
3678 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3679 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3680 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3682 \c %stacksize large
3684 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3685 assumes that a far form of call was used to get to this address
3686 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3688 \c %stacksize small
3690 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3691 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3692 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3693 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3694 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3695 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3696 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3697 (see \k{local}).
3700 \S{local} \i\c{%local} Directive
3702 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3703 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3704 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3705 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3706 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3707 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3708 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3709 instruction.
3710 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3711 An example of its use is the following:
3713 \c silly_swap:
3715 \c     %push mycontext             ; save the current context
3716 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3717 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3718 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3720 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3721 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3722 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3723 \c         mov     ax,bx
3724 \c         mov     dx,cx
3725 \c         mov     bx,[old_ax]
3726 \c         mov     cx,[old_dx]
3727 \c         leave                   ; restore old bp
3728 \c         ret                     ;
3730 \c     %pop                        ; restore original context
3732 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3733 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3734 current context before the \c{%local} directive may be used.
3735 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3736 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3737 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3738 as shown in the example.
3741 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3743 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3744 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3745 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3746 right macros by means of code like this:
3748 \c %ifdef F1
3749 \c     ; do some setup
3750 \c %elifdef F2
3751 \c     ; do some different setup
3752 \c %else
3753 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3754 \c %endif
3756 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3757 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3758 having to wait until the program crashes on being run and then not
3759 knowing what went wrong.
3761 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3763 \c %ifdef F1
3764 \c     ; do some setup
3765 \c %elifdef F2
3766 \c     ; do some different setup
3767 \c %else
3768 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3769 \c     %define F1
3770 \c %endif
3772 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3773 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3774 depend on symbol values.
3776 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3777 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3778 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3779 messages.
3781 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3782 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3783 are expanded in it, which can be used to display more information to
3784 the user.  For example:
3786 \c %if foo > 64
3787 \c     %assign foo_over foo-64
3788 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3789 \c %endif
3792 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3794 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3795 information from external sources. Currently they include:
3797 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3798 preprocessor (see \k{line}).
3800 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3801 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3803 \S{line} \i\c{%line} Directive
3805 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3806 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3807 this other file would be an original source file, with the current
3808 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3809 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3810 number of the original source file, instead of the file that is being
3811 read by NASM.
3813 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3814 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3815 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3817 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3819 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3820 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3821 which specifies a line increment value; each line of the input file
3822 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3823 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3824 specifies the file name of the original source file.
3826 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3827 all file name and line numbers relative to the values specified
3828 therein.
3831 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3833 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3834 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3835 to store the contents of an environment variable into a string, which
3836 could be used at some other point in your code.
3838 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3839 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3840 could do that as follows:
3842 \c %defstr FOO          %!FOO
3844 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3846 If the name of the environment variable contains non-identifier
3847 characters, you can use string quotes to surround the name of the
3848 variable, for example:
3850 \c %defstr C_colon      %!'C:'
3853 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3855 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3856 when it starts to process any source file. If you really need a
3857 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3858 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3859 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3861 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3862 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3863 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3864 described here.
3867 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3869 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3870 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3871 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3872 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3873 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3874 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3875 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3877 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3878 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3881 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3883 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3884 representing the full version number of the version of nasm being used.
3885 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3886 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3887 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3888 would be equivalent to:
3890 \c         dd      0x00622001
3894 \c         db      1,32,98,0
3896 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3897 line is used just to give an indication of the order that the separate
3898 values will be present in memory.
3901 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3903 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3904 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3906 \c         db      __NASM_VER__
3908 would expand to
3910 \c         db      "0.98.32"
3913 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3915 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3916 name and line number containing the current instruction. The macro
3917 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3918 current input file (which may change through the course of assembly
3919 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3920 numeric constant giving the current line number in the input file.
3922 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3923 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3924 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3925 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3926 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3927 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3928 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3929 here'. You could then write a macro
3931 \c %macro  notdeadyet 0
3933 \c         push    eax
3934 \c         mov     eax,__LINE__
3935 \c         call    stillhere
3936 \c         pop     eax
3938 \c %endmacro
3940 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3941 find the crash point.
3944 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3946 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3947 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3948 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3949 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3950 mode-dependent macros.
3952 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3954 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3955 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3956 list.
3958 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3959 \c  %define NEWLINE 13, 10
3960 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3961 \c  %define NEWLINE 10
3962 \c %endif
3965 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3967 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3968 assembly session.
3970 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3971 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3972 respectively.)
3974 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3975 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3976 \c{HHMMSS} respectively.
3978 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3979 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3980 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3981 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3983 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3984 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3985 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3986 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3987 undefined.
3989 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3990 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3991 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3992 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3993 local time as if it was UTC.
3995 All instances of time and date macros in the same assembly session
3996 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3997 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3998 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3999 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
4000 clock:
4002 \c       __DATE__             "2010-01-01"
4003 \c       __TIME__             "00:00:42"
4004 \c       __DATE_NUM__         20100101
4005 \c       __TIME_NUM__         000042
4006 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
4007 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
4008 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
4009 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
4010 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
4013 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
4014 Include Test
4016 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
4017 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
4018 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
4019 testing if a particular package is invoked or not.
4021 For example, if the \c{altreg} package is included (see
4022 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
4025 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
4027 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
4028 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
4029 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
4030 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
4032 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
4033 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
4034 change in future versions of NASM.}
4037 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
4039 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
4040 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
4041 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
4042 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
4044 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
4045 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
4046 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
4047 the value of the base offset, and the name of the data type with the
4048 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
4049 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
4050 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
4051 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
4052 the definition.
4054 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
4055 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
4057 \c struc   mytype
4059 \c   mt_long:      resd    1
4060 \c   mt_word:      resw    1
4061 \c   mt_byte:      resb    1
4062 \c   mt_str:       resb    32
4064 \c endstruc
4066 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
4067 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
4068 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
4069 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
4071 The reason why the structure type name is defined at zero by default
4072 is a side effect of allowing structures to work with the local label
4073 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
4074 more than one structure, you can define the above structure like this:
4076 \c struc mytype
4078 \c   .long:        resd    1
4079 \c   .word:        resw    1
4080 \c   .byte:        resb    1
4081 \c   .str:         resb    32
4083 \c endstruc
4085 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
4086 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
4088 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
4089 support any form of period notation to refer to the elements of a
4090 structure once you have one (except the above local-label notation),
4091 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
4092 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
4093 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
4094 ax,[mystruc+mytype.word]}.
4096 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
4097 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
4099 \c push ebp
4100 \c mov ebp, esp
4101 \c sub esp, 40
4103 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
4105 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
4107 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
4108 a base offset:
4110 \c struc mytype, -40
4112 And access an element this way:
4114 \c mov [ebp + mytype.word], ax
4117 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
4118 \i{Instances of Structures}
4120 Having defined a structure type, the next thing you typically want
4121 to do is to declare instances of that structure in your data
4122 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4123 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4124 you code something like this:
4126 \c mystruc:
4127 \c     istruc mytype
4129 \c         at mt_long, dd      123456
4130 \c         at mt_word, dw      1024
4131 \c         at mt_byte, db      'x'
4132 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4134 \c     iend
4136 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4137 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4138 specified structure field, and then to declare the specified data.
4139 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4140 they were specified in the structure definition.
4142 If the data to go in a structure field requires more than one source
4143 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4144 the \c{AT} line. For example:
4146 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4147 \c                     db      190,100,0
4149 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4150 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4151 line:
4153 \c         at mt_str
4154 \c                 db      'hello, world'
4155 \c                 db      13,10,0
4158 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
4160 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4161 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4162 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4163 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4165 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4166 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4167 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4168 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4169 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4171 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4172 both compute the number of additional bytes required to bring the
4173 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4174 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4175 perform the alignment.
4177 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4178 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4179 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4180 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4181 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4182 except for special purposes.
4184 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4185 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4186 power of two, or if their second argument generates more than one
4187 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4188 thing.
4190 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4191 be used within structure definitions:
4193 \c struc mytype2
4195 \c   mt_byte:
4196 \c         resb 1
4197 \c         alignb 2
4198 \c   mt_word:
4199 \c         resw 1
4200 \c         alignb 4
4201 \c   mt_long:
4202 \c         resd 1
4203 \c   mt_str:
4204 \c         resb 32
4206 \c endstruc
4208 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4209 relative to the base of the structure.
4211 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4212 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4213 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4214 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4215 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4216 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4217 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4219 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4220 See \k{sectalign} for details.
4222 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4225 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4227 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4228 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4229 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4231 For example the directive
4233 \c SECTALIGN 16
4235 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4236 not be decreased, the magnitude may grow only.
4238 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4239 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4240 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4241 at all use the directive
4243 \c SECTALIGN OFF
4245 It is still possible to turn in on again by
4247 \c SECTALIGN ON
4250 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4252 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4253 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4254 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4255 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4257 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4258 quoted or not.
4261 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4263 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4264 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4265 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4266 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4267 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4268 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4270 Example use:
4272 \c %use altreg
4274 \c proc:
4275 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4276 \c       ret
4278 See also \k{reg64}.
4281 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4283 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4284 macro which is more powerful than the default (and
4285 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4286 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4287 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4288 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4289 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4290 sequence.
4292 The specific instructions generated can be controlled with the
4293 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4294 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4295 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4296 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4298 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4299 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4300 default.
4302 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4303 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4304 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4306 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4307 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4308 threshold is 16.
4310 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4311 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4312 threshold is 16.
4314 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4315 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4316 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4317 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4319 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4320 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4321 are used internally by this macro package.
4324 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4326 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4328 \c %define Inf             __Infinity__
4329 \c %define NaN             __QNaN__
4330 \c %define QNaN            __QNaN__
4331 \c %define SNaN            __SNaN__
4332 \c 
4333 \c %define float8(x)       __float8__(x)
4334 \c %define float16(x)      __float16__(x)
4335 \c %define float32(x)      __float32__(x)
4336 \c %define float64(x)      __float64__(x)
4337 \c %define float80m(x)     __float80m__(x)
4338 \c %define float80e(x)     __float80e__(x)
4339 \c %define float128l(x)    __float128l__(x)
4340 \c %define float128h(x)    __float128h__(x)
4343 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4345 This package contains a set of macros which implement integer
4346 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4347 are most conveniently accessed via this macro package.
4349 The macros provided are:
4351 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4353 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4354 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4355 between the functions is their respective behavior if the argument
4356 provided is not a power of two.
4358 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generates an error if
4359 the argument is not a power of two.
4361 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4362 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4364 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4365 power of two.
4367 The functions \i\c{ilog2fw()} (alias \i\c{ilog2w()}) and
4368 \i\c{ilog2cw()} generate a warning if the argument is not a power of
4369 two, but otherwise behaves like \c{ilog2f()} and \c{ilog2c()},
4370 respectively.
4373 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4375 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4376 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4377 directives. These are described in this chapter.
4379 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4380 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4381 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4382 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4383 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4384 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4386 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4387 directives are not.
4389 In addition to the universal directives described in this chapter,
4390 each object file format can optionally supply extra directives in
4391 order to control particular features of that file format. These
4392 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4393 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4396 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4398 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4399 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4400 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4401 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4403 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4404 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4405 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4406 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4407 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4408 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4409 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4410 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4412 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4413 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4414 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4415 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4416 device drivers and boot loader software.
4418 The \c{BITS} directive can also be used to generate code for a
4419 different mode than the standard one for the output format.
4421 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4422 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4423 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4424 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4426 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4427 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4428 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4429 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4430 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4431 need an 0x67.
4433 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4434 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4435 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4437 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4438 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4439 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4440 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4441 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4442 necessary.
4444 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4445 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4446 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4447 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4448 REX prefix is used.
4450 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4451 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4452 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4454 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4456 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4458 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4459 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4462 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4464 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4465 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4466 specify most features directly.  However, this is occasionally
4467 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4468 to use.
4470 Currently, \c{DEFAULT} can set \c{REL} & \c{ABS} and \c{BND} & \c{NOBND}.
4472 \S{REL & ABS} \i\c{REL} & \i\c{ABS}: RIP-relative addressing
4474 This sets whether registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative
4475 or not. By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4476 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4477 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4478 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4480 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4481 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4482 other special functions in 64-bit mode, and generating
4483 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4485 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4487 \S{BND & NOBND} \i\c{BND} & \i\c{NOBND}: \c{BND} prefix
4489 If \c{DEFAULT BND} is set, all bnd-prefix available instructions following
4490 this directive are prefixed with bnd. To override it, \c{NOBND} prefix can
4491 be used.
4493 \c  DEFAULT BND
4494 \c      call foo            ; BND will be prefixed
4495 \c      nobnd call foo      ; BND will NOT be prefixed
4497 \c{DEFAULT NOBND} can disable \c{DEFAULT BND} and then \c{BND} prefix will be
4498 added only when explicitly specified in code.
4500 \c{DEFAULT BND} is expected to be the normal configuration for writing
4501 MPX-enabled code.
4503 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4504 Sections}
4506 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4507 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4508 which section of the output file the code you write will be
4509 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4510 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4511 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4512 define a new section, if you try to switch to a section that does
4513 not (yet) exist.
4515 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4516 \k{multisec}), all support
4517 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4518 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4519 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4520 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4521 name that has one.
4524 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4526 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4527 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4528 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4529 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4530 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4531 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4532 it. So the user-level directive
4534 \c         SECTION .text
4536 expands to the two lines
4538 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4539 \c         [SECTION .text]
4541 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4542 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4543 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4545 \c %macro  writefile 2+
4547 \c         [section .data]
4549 \c   %%str:        db      %2
4550 \c   %%endstr:
4552 \c         __SECT__
4554 \c         mov     dx,%%str
4555 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4556 \c         mov     bx,%1
4557 \c         mov     ah,0x40
4558 \c         int     0x21
4560 \c %endmacro
4562 This form of the macro, once passed a string to output, first
4563 switches temporarily to the data section of the file, using the
4564 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4565 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4566 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4567 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4568 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4569 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4570 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4571 code in any of several separate code sections.
4574 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4576 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4577 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4578 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4579 given absolute address. The only instructions you can use in this
4580 mode are the \c{RESB} family.
4582 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4584 \c absolute 0x1A
4586 \c     kbuf_chr    resw    1
4587 \c     kbuf_free   resw    1
4588 \c     kbuf        resw    16
4590 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4591 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4592 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4594 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4595 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4597 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4598 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4600 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4601 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4602 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4603 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4605 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4607 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4609 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4610 \c setup:
4611 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4613 \c absolute setup
4615 \c runtimevar1     resw    1
4616 \c runtimevar2     resd    20
4618 \c tsr_end:
4620 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4621 after the setup has finished running, the space it took up can be
4622 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4623 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4624 needs to be made resident.
4627 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4629 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4630 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4631 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4632 defined in some other module and needs to be referred to by this
4633 one. Not every object-file format can support external variables:
4634 the \c{bin} format cannot.
4636 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4637 argument is the name of a symbol:
4639 \c extern  _printf
4640 \c extern  _sscanf,_fscanf
4642 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4643 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4644 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4645 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4646 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4647 by means of the directive
4649 \c extern  _variable:wrt dgroup
4651 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4652 only in that it can take only one argument at a time: the support
4653 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4655 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4656 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4657 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4660 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4662 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4663 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4664 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4665 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4666 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4668 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4669 the definition of the symbol.
4671 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4672 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4673 \c{GLOBAL} directive. For example:
4675 \c global _main
4676 \c _main:
4677 \c         ; some code
4679 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4680 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4681 example, lets you specify whether global data items are functions or
4682 data:
4684 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4686 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4687 user-level form only in that it can take only one argument at a
4688 time.
4691 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4693 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4694 A common variable is much like a global variable declared in the
4695 uninitialized data section, so that
4697 \c common  intvar  4
4699 is similar in function to
4701 \c global  intvar
4702 \c section .bss
4704 \c intvar  resd    1
4706 The difference is that if more than one module defines the same
4707 common variable, then at link time those variables will be
4708 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4709 at the same piece of memory.
4711 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4712 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4713 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4714 specify the alignment requirements of a common variable:
4716 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4717 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4719 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4720 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4721 only one argument at a time.
4724 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4726 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4727 are available on the specified CPU.
4729 Options are:
4731 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4733 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4735 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4737 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4739 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4741 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4743 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4745 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4747 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4749 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4751 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4753 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4755 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4757 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4759 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4761 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4763 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4765 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4766 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4767 instructions are available.
4770 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4772 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4773 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4774 this behaviour:
4776 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4778 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4780 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4782 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4784 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4786 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4788 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4790 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4791 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4792 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4794 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4795 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4798 \H{asmdir-warning} \i\c{[WARNING]}: Enable or disable warnings
4800 The \c{[WARNING]} directive can be used to enable or disable classes
4801 of warnings in the same way as the \c{-w} option, see \k{opt-w} for
4802 more details about warning classes.
4804 Warning classes may be enabled with \c{[warning +]\e{warning-class}\c{]}, disabled
4805 with \c{[warning -}\e{warning-class}\c{]}, or reset to their original value (as
4806 specified on the command line) with \c{[warning *}\e{warning-class}{]}.
4808 The \c{[WARNING]} directive also accepts the \c{all}, \c{error} and
4809 \c{error=}\e{warning-class} specifiers.
4811 No "user form" (without the brackets) currently exists.
4814 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4816 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4817 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4818 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4819 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4820 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4821 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4823 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4824 output file based on the input file name and the chosen output
4825 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4826 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4827 name, and substituting an extension defined by the output format.
4828 The extensions are given with each format below.
4831 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4833 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4834 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4835 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4836 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4837 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4838 development.
4840 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4841 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4843 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4844 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4845 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4846 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4848 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4849 leaves your file name as it is once the original extension has been
4850 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4851 into a binary file called \c{binprog}.
4854 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4856 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4857 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4858 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4859 the program begins at when it is loaded into memory.
4861 For example, the following code will generate the longword
4862 \c{0x00000104}:
4864 \c         org     0x100
4865 \c         dd      label
4866 \c label:
4868 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4869 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4870 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4871 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4872 offset which is added to all internal address references within the
4873 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4874 does. See \k{proborg} for further comments.
4877 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4878 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4880 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4881 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4882 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4883 end of the section-definition line. For example,
4885 \c section .data   align=16
4887 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4888 aligned on a 16-byte boundary.
4890 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4891 section start address must be forced to zero. The alignment value
4892 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4893 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4896 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4898 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4899 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4901 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4902 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4903 of course).
4905 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4906 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4907 \i\c{start=}.
4909 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4910 for the calculation of all memory references within that section
4911 with \i\c{vstart=}.
4913 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4914 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4915 start address.
4917 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4918 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4919 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4921 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4922 is directed by default into the \c{.text} section.
4924 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4925 by default.
4927 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4928 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4929 has been specified.
4931 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4932 alignment has been specified.
4934 \b Sections may not overlap.
4936 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4937 which may be used in your code.
4939 \S{map}\i{Map Files}
4941 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4942 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4943 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4944 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4945 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4946 brackets must be used.
4949 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4951 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4952 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4953 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4954 similar utilities.
4956 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4957 the \c{ith} file format.
4959 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4962 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4964 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4965 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4966 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4967 similar utilities.
4969 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4970 the \c{srec} file format.
4972 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4975 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4977 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4978 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4979 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4980 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4982 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4984 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4985 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4986 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4987 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4988 file format.
4990 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4991 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4992 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4994 If your source file contains code before specifying an explicit
4995 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4996 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4998 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4999 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
5000 address of the segment. So, for example:
5002 \c segment data
5004 \c dvar:   dw      1234
5006 \c segment code
5008 \c function:
5009 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
5010 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
5011 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
5012 \c         ret
5014 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
5015 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
5016 like
5018 \c extern  foo
5020 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
5021 \c       mov   ds,ax
5022 \c       mov   ax,data               ; a different segment
5023 \c       mov   es,ax
5024 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
5025 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
5028 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
5029 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
5031 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
5032 directive to allow you to specify various properties of the segment
5033 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
5034 end of the segment-definition line. For example,
5036 \c segment code private align=16
5038 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
5039 segment, and requires that the portion of it described in this code
5040 module must be aligned on a 16-byte boundary.
5042 The available qualifiers are:
5044 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
5045 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
5046 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
5047 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
5048 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
5049 than stuck end-to-end.
5051 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
5052 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
5053 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
5054 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
5055 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
5056 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
5057 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
5058 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
5059 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
5061 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
5062 indicates to the linker that segments of the same class should be
5063 placed near each other in the output file. The class name can be any
5064 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
5066 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
5067 as an argument, and provides overlay information to an
5068 overlay-capable linker.
5070 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
5071 the effect of recording the choice in the object file and also
5072 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
5073 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
5075 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
5076 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
5077 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
5078 defines the group if it is not already defined.
5080 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
5081 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
5082 are currently known to make sensible use of this feature;
5083 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
5084 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
5085 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
5087 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
5088 class, no overlay, and \c{USE16}.
5091 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
5093 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
5094 single segment register can be used to refer to all the segments in
5095 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
5096 you can code
5098 \c segment data
5100 \c         ; some data
5102 \c segment bss
5104 \c         ; some uninitialized data
5106 \c group dgroup data bss
5108 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
5109 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
5110 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
5111 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
5112 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
5113 segment register.
5115 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
5116 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
5117 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
5118 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
5119 base rather than the segment base.
5121 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
5122 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5123 segment which is part of more than one group will default to being
5124 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5126 A group does not have to contain any segments; you can still make
5127 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5128 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5129 \c{FLAT} with no segments in it.
5132 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5134 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5135 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5136 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5137 segment, group and symbol names that are written to the object file
5138 to be forced to upper case just before being written. Within a
5139 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5140 be written entirely in upper case if desired.
5142 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5145 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5146 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5148 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5149 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5150 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5151 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5153 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5154 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5155 wish to import and the name of the library you wish to import it
5156 from. For example:
5158 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5160 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5161 known in the library you are importing it from, in case this is not
5162 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5163 once you have imported it. For example:
5165 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5168 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5169 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5171 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5172 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5173 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5174 using the \c{EXPORT} directive.
5176 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5177 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5178 optional second parameter (separated by white space from the first)
5179 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5180 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5181 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5182 off.
5184 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5185 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5186 space. If further parameters are given, the external name must also
5187 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5188 available attributes are:
5190 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5191 resident by the system loader. This is an optimisation for
5192 frequently used symbols imported by name.
5194 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5195 does not make use of any initialized data.
5197 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5198 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5199 between 32-bit and 16-bit segments.
5201 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5202 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5203 the desired number.
5205 For example:
5207 \c     export  myfunc
5208 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5209 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5210 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5213 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5214 Point}
5216 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5217 define the program entry point, where execution will begin when the
5218 program is run. If the object file that defines the entry point is
5219 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5220 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5221 begin.
5224 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5225 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5227 If you declare an external symbol with the directive
5229 \c     extern  foo
5231 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5232 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5233 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5234 \c{foo} you will usually need to do something like
5236 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5237 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5238 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5240 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5241 is going to be accessible from a given segment or group, say
5242 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5243 simply code
5245 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5247 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5248 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5249 alternative form
5251 \c     extern  foo:wrt dgroup
5253 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5254 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5255 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5256 \c{foo wrt dgroup}.
5258 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5259 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5260 your program. It can also be applied to common variables: see
5261 \k{objcommon}.
5264 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5265 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5267 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5268 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5269 specify which your variables should be by the use of the syntax
5271 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5272 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5274 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5275 OMF specification says that they are declared as a number of
5276 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5277 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5278 five-byte elements or one ten-byte element.
5280 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5281 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5282 the variable size, to match when resolving common variables declared
5283 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5284 the element size on your far common variables. This is done by the
5285 following syntax:
5287 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5288 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5290 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5291 keyword is not required when an element size is specified, since
5292 only far commons may have element sizes at all. So the above
5293 declarations could equivalently be
5295 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5296 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5298 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5299 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5300 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5302 \c common  foo     10:wrt dgroup
5303 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5304 \c common  baz     24:wrt data:6
5307 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5309 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5310 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5311 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5312 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5314 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5316 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5317 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5318 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5319 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5320 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5321 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5322 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5323 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5326 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5327 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5329 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5330 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5331 and properties of sections you declare. Section types and properties
5332 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5333 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5334 these qualifiers.
5336 The available qualifiers are:
5338 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5339 code section. This marks the section as readable and executable, but
5340 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5341 section is code.
5343 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5344 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5345 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5346 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5348 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5349 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5350 constants in it.
5352 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5353 which is not included in the executable file by the linker, but may
5354 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5355 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5356 linker to interpret the contents of the section as command-line
5357 options.
5359 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5360 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5361 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5362 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5363 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5364 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5365 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5366 for data (and BSS) sections.
5367 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5368 alignment), though the value does not matter.
5370 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5371 qualifiers are:
5373 \c section .text    code  align=16
5374 \c section .data    data  align=4
5375 \c section .rdata   rdata align=8
5376 \c section .bss     bss   align=4
5378 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5380 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5382 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5383 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5384 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5385 designated read-only table and have alleged entry point verified
5386 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5387 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5388 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5389 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5390 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5391 will not be performed for application in question. Table omission is by
5392 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5393 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5394 \c{/safeseh} command line option.
5396 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5397 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5398 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5400 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5402 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5404 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5405 line to source code:
5407 \c $@feat.00 equ 1
5409 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5410 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5411 developer would choose to assign another value in source file, it would
5412 still be perfectly possible.
5414 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5415 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5416 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5417 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5418 table." Its typical use would be:
5420 \c section .text
5421 \c extern  _MessageBoxA@16
5422 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5423 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5424 \c %endif
5425 \c handler:
5426 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5427 \c         push    DWORD caption
5428 \c         push    DWORD text
5429 \c         push    DWORD 0
5430 \c         call    _MessageBoxA@16
5431 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5432 \c                         ; for exception handler
5433 \c         ret
5434 \c global  _main
5435 \c _main:
5436 \c         push    DWORD handler
5437 \c         push    DWORD [fs:0]
5438 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5439 \c         xor     eax,eax
5440 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5441 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5442 \c         add     esp,4
5443 \c         ret
5444 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5445 \c caption:db      'SEGV',0
5447 \c section .drectve info
5448 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5450 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5451 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5452 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5453 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5454 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5455 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5456 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5457 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5458 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5459 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5460 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5461 no notification is provided and user is left with no clue on what
5462 caused application failure.
5464 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5465 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5466 data for "safe exception handler table" causes no backward
5467 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5468 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5470 \S{codeview} Debugging formats for Windows
5471 \I{Windows debugging formats}
5473 The \c{win32} and \c{win64} formats support the Microsoft CodeView
5474 debugging format.  Currently CodeView version 8 format is supported
5475 (\i\c{cv8}), but newer versions of the CodeView debugger should be
5476 able to handle this format as well.
5479 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5481 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5482 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5483 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5484 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5485 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5487 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5489 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5490 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5491 references. Consider a switch dispatch table:
5493 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5494 \c         ...
5495 \c dsptch: dq      case0
5496 \c         dq      case1
5497 \c         ...
5499 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5500 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5502 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5504 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5506 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5507 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5509 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5510 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5511 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5512 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5513 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5514 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5515 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5516 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5517 But no worry, it's trivial to fix:
5519 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5520 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5521 \c         jmp     rbx
5522 \c         ...
5523 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5524 \c         dq      case1-dsptch
5525 \c         ...
5527 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5528 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5529 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5530 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5531 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5532 these image-relative references:
5534 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5535 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5536 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5537 \c         add     rbx,rax
5538 \c         jmp     rbx
5539 \c         ...
5540 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5541 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5543 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5544 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5545 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5546 become apparent in next paragraph.
5548 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5549 operand only:
5551 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5552 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5553 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5554 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5556 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5558 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5559 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5560 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5561 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5562 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5563 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5564 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5565 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5566 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5567 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5568 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5569 top of the stack.
5571 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5572 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5573 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5574 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5575 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5576 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5577 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5578 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5579 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5580 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5581 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5582 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5583 copying caller's return address to the top of stack and this would
5584 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5585 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5586 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5587 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5588 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5589 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5590 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5591 no, no trace of failure is left.
5593 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5594 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5595 is checked for presence of reference to custom language-specific
5596 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5597 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5598 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5599 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5600 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5601 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5602 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5603 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5604 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5605 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5606 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5607 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5608 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5609 terminating the application.
5611 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5612 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5613 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5614 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5615 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5616 leaf function:
5618 \c default rel
5619 \c section .text
5620 \c extern  MessageBoxA
5621 \c handler:
5622 \c         sub     rsp,40
5623 \c         mov     rcx,0
5624 \c         lea     rdx,[text]
5625 \c         lea     r8,[caption]
5626 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5627 \c         call    MessageBoxA
5628 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5629 \c                         ; for exception handler
5630 \c         add     rsp,40
5631 \c         ret
5632 \c global  main
5633 \c main:
5634 \c         xor     rax,rax
5635 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5636 \c         ret
5637 \c main_end:
5638 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5639 \c caption:db      'SEGV',0
5641 \c section .pdata  rdata align=4
5642 \c         dd      main wrt ..imagebase
5643 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5644 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5645 \c section .xdata  rdata align=8
5646 \c xmain:  db      9,0,0,0
5647 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5648 \c section .drectve info
5649 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5651 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5652 start and end addresses of function" along with reference to associated
5653 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5654 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5655 designated exception handler. References are \e{required} to be
5656 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5657 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5658 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5659 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5660 references, not only above listed required ones, placed into these two
5661 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5662 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5663 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5664 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5666 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5667 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5668 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5669 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5670 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5671 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5672 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5673 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5674 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5675 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5676 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5677 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5678 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5679 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5680 unwinding procedure. Consider following example:
5682 \c function:
5683 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5684 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5685 \c         push    rbx
5686 \c         push    rbp
5687 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5688 \c         sub     r11,rcx
5689 \c         and     r11,-64
5690 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5691 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5692 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5693 \c magic_point:
5694 \c         ...
5695 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5696 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5697 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5698 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5699 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5700 \c         ret
5702 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5703 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5704 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5705 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5706 custom language-specific exception handler would look like this:
5708 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5709 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5710 \c {   ULONG64 *rsp;
5711 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5712 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5713 \c     else
5714 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5715 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5716 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5717 \c         context->R15 = rsp[-1];
5718 \c     }
5719 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5721 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5722 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5723 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5724 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5725 \c     return ExceptionContinueSearch;
5726 \c }
5728 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5729 structure does not have to contain any information about stack frame
5730 and its layout.
5732 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5734 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5735 linking with the \i{DJGPP} linker.
5737 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5739 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5740 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5741 the \c{info} section type are not supported.
5743 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5745 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces Mach-O
5746 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5747 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5749 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5751 \S{machosect} \c{macho} extensions to the \c{SECTION} Directive
5752 \I{SECTION, macho extensions to}
5754 The \c{macho} output format specifies section names in the format
5755 "\e{segment}\c{,}\e{section}".  No spaces are allowed around the
5756 comma.  The following flags can also be specified:
5758 \b \c{data} - this section contains initialized data items
5760 \b \c{text} - this section contains code exclusively
5762 \b \c{mixed} - this section contains both code and data
5764 \b \c{bss} - this section is uninitialized and filled with zero
5766 \b \c{zerofill} - same as \c{bss}
5768 \b \c{no_dead_strip} - inhibit dead code stripping for this section
5770 \b \c{live_support} - set the live support flag for this section
5772 \b \c{strip_static_syms} - strip static symbols for this section
5774 \b \c{align=}\e{alignment} - specify section alignment
5776 The default is \c{data}, unless the section name is \c{__text} or
5777 \c{__bss} in which case the default is \c{text} or \c{bss},
5778 respectively.
5780 For compatibility with other Unix platforms, the following standard
5781 names are also supported:
5783 \c .text    = __TEXT,__text  text
5784 \c .rodata  = __DATA,__const data
5785 \c .data    = __DATA,__data  data
5786 \c .bss     = __DATA,__bss   bss
5788 If the \c{.rodata} section contains no relocations, it is instead put
5789 into the \c{__TEXT,__const} section unless this section has already
5790 been specified explicitly.  However, it is probably better to specify
5791 \c{__TEXT,__const} and \c{__DATA,__const} explicitly as appropriate.
5793 \S{machotls} \i{Thread Local Storage in Mach-O}\I{TLS}: \c{macho} special
5794 symbols and \i\c{WRT}
5796 Mach-O defines the following special symbols that can be used on the
5797 right-hand side of the \c{WRT} operator:
5799 \b \c{..tlvp} is used to specify access to thread-local storage.
5801 \b \c{..gotpcrel} is used to specify references to the Global Offset
5802    Table.  The GOT is supported in the \c{macho64} format only.
5804 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{subsections_via_symbols}
5806 The directive \c{subsections_via_symbols} sets the
5807 \c{MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS} flag in the Mach-O header, which tells
5808 the linker that the symbols in the file matches the conventions
5809 required to allow for link-time dead code elimination.
5811 This directive takes no arguments.
5813 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5814 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5815 non-Mach-O builds of the same source code:
5817 \c      %pragma macho subsections_via_symbols
5819 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{no_dead_strip}
5821 The directive \c{no_dead_strip} sets the Mach-O \c{SH_NO_DEAD_STRIP}
5822 section flag on the section containing a a specific symbol.  This
5823 directive takes a list of symbols as its arguments.
5825 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5826 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5827 non-Mach-O builds of the same source code:
5829 \c      %pragma macho no_dead_strip symbol...
5832 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5833 Format} Object Files
5835 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
5836 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
5837 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
5838 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf} provides a default output
5839 file-name extension of \c{.o}.  \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5841 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
5842 ABI with the CPU in 64-bit mode.
5844 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5846 The ELF header specifies the application binary interface for the
5847 target operating system (OSABI).  This field can be set by using the
5848 \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5849 system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX
5850 System V ABI" (0) which will work on most systems which support ELF.
5852 \S{elfsect} \c{elf} extensions to the \c{SECTION} Directive
5853 \I{SECTION, elf extensions to}
5855 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5856 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5857 and properties of sections you declare. Section types and properties
5858 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5859 names}, but may still be
5860 overridden by these qualifiers.
5862 The available qualifiers are:
5864 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5865 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5866 which is not, such as an informational or comment section.
5868 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5869 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5870 which should not.
5872 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5873 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5874 not.
5876 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5877 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5878 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5879 contents given, such as a BSS section.
5881 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5882 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5883 requirements of the section.
5885 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5886 thread local variables.
5888 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5889 qualifiers are:
5891 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5892 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5894 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5895 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5896 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5897 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5898 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5899 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5900 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5901 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5902 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5903 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5904 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5906 (Any section name other than those in the above table
5907  is treated by default like \c{other} in the above table.
5908  Please note that section names are case sensitive.)
5911 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{macho} Special
5912 Symbols and \i\c{WRT}
5914 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5915 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5916 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5917 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5918 types.
5920 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5921 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5922 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5923 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5925 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5926 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5927 beginning of the current section to the global offset table.
5928 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5929 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5930 result to get the real address of the GOT.
5932 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5933 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5934 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5935 would give the real address of the location you wanted.
5937 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5938 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5939 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5940 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5941 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5942 address of the symbol.
5944 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5945 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5946 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5947 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5948 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5949 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5950 entries absolutely.
5952 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5953 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5954 relative to the start of the section and then adding on the offset
5955 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5956 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5957 peculiarity of the dynamic linker.
5959 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5960 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5962 \S{elftls} \i{Thread Local Storage in ELF}\I{TLS}: \c{elf} Special
5963 Symbols and \i\c{WRT}
5965 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5966 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5967 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5968 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5969 of the symbol with code such as:
5971 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5972 \c        mov  [gs:eax],ebx
5975 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
5976 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5977 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5978 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5979 of the symbol with code such as:
5981 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5982 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5985 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5986 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5988 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5989 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5990 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5991 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5992 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5993 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5994 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5995 to specify these features.
5997 You can specify whether a global variable is a function or a data
5998 object by suffixing the name with a colon and the word
5999 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
6000 \c{data}.) For example:
6002 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
6004 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
6005 \c{hashtable} as a data object.
6007 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
6008 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
6009 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
6010 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
6012 \c global   hashlookup:function hidden
6014 You can also specify the size of the data associated with the
6015 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
6016 forward references) after the type specifier. Like this:
6018 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
6020 \c hashtable:
6021 \c         db this,that,theother  ; some data here
6022 \c .end:
6024 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
6025 place that information into the \c{ELF} symbol table.
6027 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
6028 writing shared library code. For more information, see
6029 \k{picglobal}.
6032 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
6033 \I{COMMON, elf extensions to}
6035 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
6036 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
6037 common variables. This is done by putting a number (which must be a
6038 power of two) after the name and size of the common variable,
6039 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
6040 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
6042 \c common  dwordarray 128:4
6044 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
6045 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
6048 \S{elf16} 16-bit code and ELF
6049 \I{ELF, 16-bit code and}
6051 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
6052 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
6053 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
6054 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
6055 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
6056 these relocations is generated.
6058 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
6059 \I{ELF, Debug formats and}
6061 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
6062 Line number information is generated for all executable sections, but please
6063 note that only the ".text" section is executable by default.
6065 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
6067 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
6068 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
6069 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
6070 the magic number in the first four bytes of the file is
6071 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
6072 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
6073 implementation does not.
6075 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6077 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
6078 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
6079 extensions to any standard directives. It supports only the three
6080 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6083 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
6084 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
6086 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
6087 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
6088 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
6089 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
6090 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
6091 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
6092 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
6094 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6096 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
6097 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
6098 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
6099 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
6100 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
6102 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
6103 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
6104 this.
6107 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
6109 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
6110 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
6111 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
6112 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
6113 itself \c{a.out}.
6115 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
6116 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6118 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
6119 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
6120 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
6121 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
6122 only special symbol supported is \c{..start}.
6125 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
6126 Format}
6128 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
6129 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
6130 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
6131 format the internal structure of the assembler.
6133 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
6134 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
6135 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
6136 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
6138 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
6139 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
6140 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
6141 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
6142 execute an RDF executable under Linux.
6144 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
6145 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6148 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
6150 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
6151 library to be linked to the module, either at load time or run time.
6152 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
6153 which is the name of the module:
6155 \c     library  mylib.rdl
6158 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
6160 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
6161 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
6162 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
6163 of current module:
6165 \c     module  mymodname
6167 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
6168 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
6169 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
6171 \c     module  $kernel.core
6174 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6175 rdf extensions to}
6177 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6178 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6179 telling the linker do not strip it from target executable or library
6180 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6181 is a procedure (function) or data object.
6183 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6184 symbol exported:
6186 \c     global  sys_open:export
6188 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6189 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6191 \c     global  sys_open:export proc
6193 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6194 or \i\c{object} to the directive:
6196 \c     global  kernel_ticks:export data
6199 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6200 rdf extensions to}
6202 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6203 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6204 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6205 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6206 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6207 (function) or data object. For example:
6209 \c     library $libc
6210 \c     extern  _open:import
6211 \c     extern  _printf:import proc
6212 \c     extern  _errno:import data
6214 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6215 a hint as to where to find requested symbols.
6218 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6220 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6221 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6222 transactions between the main body of NASM and the output-format
6223 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6224 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6225 of the various requests the main program makes of the output driver,
6226 and in what order they happen.
6228 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6230 \c nasm -f dbg filename.asm
6232 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6233 However, this will not work well on files which were designed for a
6234 different object format, because each object format defines its own
6235 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6236 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6237 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6238 native object format selected:
6240 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6241 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6243 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6244 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6245 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6246 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6247 the final diagnostic output.
6249 This workaround will still typically not work for programs intended
6250 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6251 directives have side effects of defining the segment and group names
6252 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6253 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6254 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6255 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6257 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6258 them all to its output file.
6260 \c{dbg} accepts and logs any \c{%pragma}, but the specific
6261 \c{%pragma}:
6263 \c      %pragma dbg maxdump <size>
6265 where \c{<size>} is either a number or \c{unlimited}, can be used to
6266 control the maximum size for dumping the full contents of a
6267 \c{rawdata} output object.
6270 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6272 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6273 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6274 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6275 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6276 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6279 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6281 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6282 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6283 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6284 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6285 support the \c{.COM} format.
6287 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6288 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
6289 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6290 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6291 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6292 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6293 Yann Guidon for contributing the code for this.
6295 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6296 future releases.
6299 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6301 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6302 by linking \c{.OBJ} files together.
6304 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6305 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6306 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6307 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6308 An LZH archiver can be found at
6309 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6310 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6311 sources) called \i{FREELINK}, available from
6312 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6313 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6314 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6315 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6316 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6318 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6319 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6320 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6321 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6322 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6323 field in the output file header; if more than one defines a start
6324 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6326 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6327 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6328 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6329 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6330 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6331 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6333 \c segment code
6335 \c ..start:
6336 \c         mov     ax,data
6337 \c         mov     ds,ax
6338 \c         mov     ax,stack
6339 \c         mov     ss,ax
6340 \c         mov     sp,stacktop
6342 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6343 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6344 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6345 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6346 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6347 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6348 execute on.
6350 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6351 beginning of this code, which means that will be the entry point
6352 into the resulting executable file.
6354 \c         mov     dx,hello
6355 \c         mov     ah,9
6356 \c         int     0x21
6358 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6359 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6360 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6361 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6363 \c         mov     ax,0x4c00
6364 \c         int     0x21
6366 This terminates the program using another DOS system call.
6368 \c segment data
6370 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6372 The data segment contains the string we want to display.
6374 \c segment stack stack
6375 \c         resb 64
6376 \c stacktop:
6378 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6379 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6380 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6381 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6382 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6383 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6384 type \c{STACK}.
6386 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6387 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6388 world' and then exit.
6391 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6393 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6394 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6395 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6396 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6397 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6398 \c{.EXE} files.
6400 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6401 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6402 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6404 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6405 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6406 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6407 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6408 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6409 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6410 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6411 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6412 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6414 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6415 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6416 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6417 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6418 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6419 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6420 explicitly issue one of your own.
6422 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6423 since this would require a relocation in the header, and things
6424 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6425 base by copying it out of \c{CS} instead.
6427 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6428 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6429 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6430 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6431 \c{EXE_stack 64}.
6433 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6434 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6435 \c{binexe.asm}.
6438 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6440 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6441 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6442 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6443 output format.
6446 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6448 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6449 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6450 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6451 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6452 like
6454 \c         org 100h
6456 \c section .text
6458 \c start:
6459 \c         ; put your code here
6461 \c section .data
6463 \c         ; put data items here
6465 \c section .bss
6467 \c         ; put uninitialized data here
6469 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6470 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6471 you want to and the code will still end up at the front of the file
6472 where it belongs.
6474 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6475 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6476 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6477 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6478 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6479 run.
6481 To assemble the above program, you should use a command line like
6483 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6485 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6486 explicit output file name were specified, so you have to override it
6487 and give the desired file name.
6490 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6492 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6493 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6494 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6495 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6496 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6497 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6498 file.
6500 If you do this, you need to take care of several things:
6502 \b The first object file containing code should start its code
6503 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6504 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6505 segment, so that the linker or converter program does not have to
6506 adjust address references within the file when generating the
6507 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6508 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6509 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6510 in MASM-compatible assemblers.
6512 \b You don't need to define a stack segment.
6514 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6515 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6516 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6517 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6520 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6522 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6523 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6524 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6525 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6526 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6527 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6528 your code segment.
6530 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6531 the various routines inside the driver which do the work. This
6532 structure should be defined at the start of the code segment, even
6533 though it is not actually code.
6535 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6536 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6537 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6538 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6541 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6543 This section covers the basics of writing assembly routines that
6544 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6545 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6546 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6549 \S{16cunder} External Symbol Names
6551 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6552 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6553 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6554 appears in the C program. So, for example, the function a C
6555 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6556 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6557 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6558 not have to worry about name clashes with C symbols.
6560 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6561 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6563 \c %macro  cglobal 1
6565 \c   global  _%1
6566 \c   %define %1 _%1
6568 \c %endmacro
6570 \c %macro  cextern 1
6572 \c   extern  _%1
6573 \c   %define %1 _%1
6575 \c %endmacro
6577 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6578 \c{%rep} construct could solve this.)
6580 If you then declare an external like this:
6582 \c cextern printf
6584 then the macro will expand it as
6586 \c extern  _printf
6587 \c %define printf _printf
6589 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6590 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6592 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6593 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6594 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6596 Also see \k{opt-pfix}.
6598 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6600 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6601 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6602 writing for. This means you have to keep track of the following
6603 things:
6605 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6606 functions are near. This means that function pointers, when stored
6607 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6608 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6609 never changes its value, and always gives the segment part of the
6610 full function address), and that functions are called using ordinary
6611 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6612 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6613 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6614 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6616 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6617 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6618 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6619 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6620 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6621 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6622 \c{CALL FAR} to call external routines.
6624 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6625 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6626 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6627 segment part of the full data item address).
6629 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6630 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6631 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6632 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6633 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6634 pointers you are passed.
6636 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6637 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6638 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6639 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6640 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6642 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6643 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6644 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6645 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6646 and global data items can both be accessed easily without changing
6647 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6648 segments. However, some memory models (though not the standard
6649 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6650 same value to be removed. Be careful about functions' local
6651 variables in this latter case.
6653 In models with a single code segment, the segment is called
6654 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6655 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6656 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6657 called \i\c{_DATA}.
6660 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6662 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6663 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6664 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6665 doing the calling and the function which gets called.
6667 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6668 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6669 argument specified to the function is pushed last).
6671 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6672 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6673 memory model.
6675 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6676 actually necessary, in functions which do not need to access their
6677 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6678 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6679 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6680 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6681 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6682 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6684 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6685 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6686 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6687 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6688 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6689 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6690 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6691 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6692 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6693 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6694 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6695 parameters in reverse order means that the function knows where to
6696 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6697 remaining ones.
6699 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6700 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6701 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6703 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6704 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6705 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6706 compiler) returned in \c{ST0}.
6708 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6709 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6710 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6711 memory model.
6713 \b When the caller regains control from the callee, the function
6714 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6715 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6716 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6717 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6718 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6719 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6720 removing.
6722 It is instructive to compare this calling convention with that for
6723 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6724 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6725 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6726 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6727 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6728 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6729 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6730 which means that a compiler can give better guarantees about
6731 sequence points without performance suffering.
6733 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6734 The following example is for small model:
6736 \c global  _myfunc
6738 \c _myfunc:
6739 \c         push    bp
6740 \c         mov     bp,sp
6741 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6742 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6744 \c         ; some more code
6746 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6747 \c         pop     bp
6748 \c         ret
6750 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6751 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6752 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6753 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6754 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6755 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6757 At the other end of the process, to call a C function from your
6758 assembly code, you would do something like this:
6760 \c extern  _printf
6762 \c       ; and then, further down...
6764 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6765 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6766 \c       call    _printf
6767 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6769 \c       ; then those data items...
6771 \c segment _DATA
6773 \c myint         dw    1234
6774 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6776 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6777 code
6779 \c     int myint = 1234;
6780 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6782 In large model, the function-call code might look more like this. In
6783 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6784 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6785 it first.
6787 \c       push    word [myint]
6788 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6789 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6790 \c       call    far _printf
6791 \c       add    sp,byte 6
6793 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6794 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6795 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6796 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6797 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6798 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6799 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6800 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6801 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6802 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6803 word of parameters.
6806 \S{16cdata} Accessing Data Items
6808 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6809 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6810 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6811 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6812 accessed from assembler as
6814 \c extern _i
6816 \c         mov ax,[_i]
6818 And to declare your own integer variable which C programs can access
6819 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6820 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6822 \c global  _j
6824 \c _j      dw      0
6826 To access a C array, you need to know the size of the components of
6827 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6828 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6829 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6830 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6831 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6832 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6833 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6835 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6836 the base of the structure to the field you are interested in. You
6837 can either do this by converting the C structure definition into a
6838 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6839 one offset and using just that.
6841 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6842 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6843 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6844 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6845 Typically, you might find that a structure like
6847 \c struct {
6848 \c     char c;
6849 \c     int i;
6850 \c } foo;
6852 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6853 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6854 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6855 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6856 out how your own compiler does it.
6859 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6861 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6862 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6863 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6864 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6865 the work involved in keeping track of the calling convention.
6867 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6868 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6870 An example of an assembly function using the macro set is given
6871 here:
6873 \c proc    _nearproc
6875 \c %$i     arg
6876 \c %$j     arg
6877 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6878 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6879 \c         add     ax,[bx]
6881 \c endproc
6883 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6884 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6885 integer. It returns \c{i + *j}.
6887 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6888 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6889 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6890 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6891 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6892 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6893 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6895 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6896 compact-model code) by default. You can have it generate far
6897 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6898 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6899 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6900 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6901 dependency on whether data pointers are far or not.
6903 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6904 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6905 many function parameters will be of type \c{int}.
6907 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6909 \c %define FARCODE
6911 \c proc    _farproc
6913 \c %$i     arg
6914 \c %$j     arg     4
6915 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6916 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6917 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6918 \c         add     ax,[bx]
6920 \c endproc
6922 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6923 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6924 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6927 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6929 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6930 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6932 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6933 not required for Pascal.
6935 \b The memory model is always large: functions are far, data
6936 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6937 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6938 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6939 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6940 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6941 data declared in a Pascal program goes into the default data
6942 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6943 when control is passed to your assembly code. The only things that
6944 do not live in the default data segment are local variables (they
6945 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6946 data \e{pointers}, however, are far.
6948 \b The function calling convention is different - described below.
6950 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6952 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6953 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6954 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6957 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6959 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6960 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6961 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6962 used to denote the function doing the calling and the function which
6963 gets called.
6965 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6966 after another, in normal order (left to right, so that the first
6967 argument specified to the function is pushed first).
6969 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6970 control to the callee.
6972 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6973 actually necessary, in functions which do not need to access their
6974 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6975 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6976 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6977 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6978 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6979 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6981 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6982 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6983 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6984 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6985 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6986 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6987 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6989 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6990 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6991 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6993 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6994 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6995 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6996 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6997 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6998 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6999 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
7000 places the returned string value at that location. The pointer is
7001 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
7002 \c{RETF} instruction.
7004 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
7005 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7006 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
7007 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
7008 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
7009 to be removed from the stack as a side effect of the return
7010 instruction.
7012 \b When the caller regains control from the callee, the function
7013 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
7014 do nothing further.
7016 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
7017 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
7019 \c global  myfunc
7021 \c myfunc: push    bp
7022 \c         mov     bp,sp
7023 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
7024 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
7025 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
7027 \c         ; some more code
7029 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
7030 \c         pop     bp
7031 \c         retf    4               ; total size of params is 4
7033 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
7034 assembly code, you would do something like this:
7036 \c extern  SomeFunc
7038 \c        ; and then, further down...
7040 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
7041 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
7042 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
7043 \c        call   far SomeFunc
7045 This is equivalent to the Pascal code
7047 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
7048 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
7051 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
7052 Name Restrictions
7054 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
7055 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
7056 reading and understanding the various information contained in a
7057 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
7058 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
7059 restrictions:
7061 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
7062 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
7064 \b initialized data must be in a segment whose name is either
7065 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
7067 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
7068 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
7070 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
7071 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
7074 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
7076 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
7077 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
7078 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
7079 definition ensures that functions are far (it implies
7080 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
7081 generated with an operand.
7083 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
7084 argument offsets; you must declare your function's arguments in
7085 reverse order. For example:
7087 \c %define PASCAL
7089 \c proc    _pascalproc
7091 \c %$j     arg 4
7092 \c %$i     arg
7093 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7094 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7095 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
7096 \c         add     ax,[bx]
7098 \c endproc
7100 This defines the same routine, conceptually, as the example in
7101 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
7102 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
7103 and the contents of the pointer. The only difference between this
7104 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
7105 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
7106 reverse order.
7109 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
7111 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
7112 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
7113 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
7114 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
7115 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
7116 shared libraries.
7118 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
7119 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
7120 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
7121 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
7122 address space no matter what segment you work relative to, and that
7123 you should ignore all segment registers completely. When writing
7124 flat-model application code, you never need to use a segment
7125 override or modify any segment register, and the code-section
7126 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
7127 space as the data-section addresses you access your variables by and
7128 the stack-section addresses you access local variables and procedure
7129 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
7130 offset part.
7133 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
7135 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
7136 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
7137 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
7140 \S{32cunder} External Symbol Names
7142 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
7143 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
7144 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7145 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
7146 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
7147 underscore on their assembly-language names.
7149 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
7150 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
7151 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
7152 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
7153 though, the leading underscore should not be used.
7155 See also \k{opt-pfix}.
7157 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
7159 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
7160 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
7161 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
7162 the function doing the calling and the function which gets called.
7164 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7165 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7166 argument specified to the function is pushed last).
7168 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
7169 control to the callee.
7171 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7172 actually necessary, in functions which do not need to access their
7173 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
7174 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
7175 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
7176 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
7177 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
7178 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7180 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7181 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7182 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7183 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7184 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7185 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7186 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7187 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7188 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7189 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7190 and type of the remaining ones.
7192 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7193 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7194 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7196 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7197 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7198 of the value. Floating-point results are typically returned in
7199 \c{ST0}.
7201 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7202 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7203 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7205 \b When the caller regains control from the callee, the function
7206 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7207 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7208 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7209 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7210 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7211 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7212 removing.
7214 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7215 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7216 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7217 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7218 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7219 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7220 still pushed in right-to-left order.
7222 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7224 \c global  _myfunc
7226 \c _myfunc:
7227 \c         push    ebp
7228 \c         mov     ebp,esp
7229 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7230 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7232 \c         ; some more code
7234 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7235 \c         ret
7237 At the other end of the process, to call a C function from your
7238 assembly code, you would do something like this:
7240 \c extern  _printf
7242 \c         ; and then, further down...
7244 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7245 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7246 \c         call    _printf
7247 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7249 \c         ; then those data items...
7251 \c segment _DATA
7253 \c myint       dd   1234
7254 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7256 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7258 \c     int myint = 1234;
7259 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7262 \S{32cdata} Accessing Data Items
7264 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7265 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7266 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7267 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7268 accessed from assembler as
7270 \c           extern _i
7271 \c           mov eax,[_i]
7273 And to declare your own integer variable which C programs can access
7274 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7275 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7277 \c           global _j
7278 \c _j        dd 0
7280 To access a C array, you need to know the size of the components of
7281 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7282 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7283 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7284 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7285 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7286 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7287 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7288 are also 4 bytes long.
7290 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7291 the base of the structure to the field you are interested in. You
7292 can either do this by converting the C structure definition into a
7293 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7294 one offset and using just that.
7296 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7297 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7298 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7299 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7300 Typically, you might find that a structure like
7302 \c struct {
7303 \c     char c;
7304 \c     int i;
7305 \c } foo;
7307 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7308 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7309 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7310 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7311 out how your own compiler does it.
7314 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7316 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7317 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7318 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7319 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7320 the work involved in keeping track of the calling convention.
7322 An example of an assembly function using the macro set is given
7323 here:
7325 \c proc    _proc32
7327 \c %$i     arg
7328 \c %$j     arg
7329 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7330 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7331 \c         add     eax,[ebx]
7333 \c endproc
7335 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7336 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7337 integer. It returns \c{i + *j}.
7339 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7340 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7341 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7342 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7343 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7344 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7345 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7347 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7348 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7349 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7352 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7353 Libraries}
7355 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7356 because it contains support for \i{position-independent code}
7357 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7358 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7359 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7361 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7362 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7363 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7364 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7366 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7367 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7368 of the running process. The contents of the library's code section
7369 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7371 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7372 this:
7374 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7376 Instead, the linker provides an area of memory called the
7377 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7378 constant distance from your library's code, so if you can find out
7379 where your library is loaded (which is typically done using a
7380 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7381 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7382 linker-generated entries in the GOT.
7384 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7385 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7386 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7387 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7388 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7389 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7392 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7394 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7395 external symbol:
7397 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7398 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7400 At the beginning of any function in your shared library which plans
7401 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7402 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7403 in this form:
7405 \c func:   push    ebp
7406 \c         mov     ebp,esp
7407 \c         push    ebx
7408 \c         call    .get_GOT
7409 \c .get_GOT:
7410 \c         pop     ebx
7411 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7413 \c         ; the function body comes here
7415 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7416 \c         mov     esp,ebp
7417 \c         pop     ebp
7418 \c         ret
7420 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7421 second leading underscore.)
7423 The first two lines of this function are simply the standard C
7424 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7425 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7426 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7427 libraries use this register to store the address of the GOT.
7429 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7430 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7431 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7432 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7433 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7434 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7435 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7436 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7437 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7438 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7439 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7440 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7441 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7442 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7443 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7444 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7446 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7447 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7448 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7450 \c %macro  get_GOT 0
7452 \c         call    %%getgot
7453 \c   %%getgot:
7454 \c         pop     ebx
7455 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7457 \c %endmacro
7459 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7461 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7462 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7463 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7464 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7465 way this works is like this:
7467 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7469 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7470 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7471 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7472 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7474 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7475 them, they are shared between code modules in the library, but do
7476 not get exported from the library to the program that loaded it.
7477 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7478 can access them in the same way as local variables, using the above
7479 \c{..gotoff} mechanism.
7481 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7482 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7483 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7486 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7488 If your library needs to get at an external variable (external to
7489 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7490 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7491 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7492 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7493 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7494 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7495 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7496 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7497 you would code
7499 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7501 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7502 linker, when it builds the shared library, collects together every
7503 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7504 has every necessary entry present.
7506 Common variables must also be accessed in this way.
7509 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7511 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7512 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7513 you have to give the size of the data item. This is because the
7514 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7515 entries for any exported functions, and also moves exported data
7516 items away from the library's data section in which they were
7517 declared.
7519 So to export a function to users of the library, you must use
7521 \c global  func:function           ; declare it as a function
7523 \c func:   push    ebp
7525 \c         ; etc.
7527 And to export a data item such as an array, you would have to code
7529 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7531 \c array:  resd    128
7532 \c .end:
7534 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7535 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7536 end up living in the data section of the main program, rather than
7537 in your library's data section, where you declared it. So you will
7538 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7539 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7540 effectively, it has become).
7542 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7543 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7544 sort of code:
7546 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7548 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7549 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7550 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7551 pointing at your data section instead of at the exported global
7552 which resides elsewhere.
7554 Instead of the above code, then, you must write
7556 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7558 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7559 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7560 at that address, rather than just relocating by section base.
7562 Either method will work for functions: referring to one of your
7563 functions by means of
7565 \c funcptr:        dd      my_function
7567 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7569 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
7571 will give the address of the procedure linkage table for the
7572 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7573 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7576 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7578 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7579 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7580 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7581 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7582 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7583 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7584 in the main program can be transparently passed off to their real
7585 destinations.
7587 To call an external routine, you must use another special PIC
7588 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7589 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7590 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7591 ..plt}.
7594 \S{link} Generating the Library File
7596 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7597 you then generate your shared library with a command such as
7599 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7600 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7602 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7603 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7604 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7605 library file name, with a version number, into the library:
7607 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7609 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7610 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7613 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7615 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7616 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7617 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7618 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7619 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7620 one, or jumps between different-size segments.
7623 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7625 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7626 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7627 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7628 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7629 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7630 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7631 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7632 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7634 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7635 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7636 segment, so just coding, for example,
7638 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7640 will not work, since the offset part of the address will be
7641 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7642 one.
7644 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7645 generate the required instruction by coding it manually, using
7646 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7647 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7649 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7651 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7652 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7653 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7654 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7655 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7656 segment to a 32-bit one.
7658 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7659 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7661 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7663 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7664 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7665 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7668 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7669 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7671 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7672 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7673 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7674 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7675 32-bit segment, or vice versa.
7677 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7678 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7679 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7680 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7682 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7683 the address, since any effective address containing a 32-bit
7684 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7686 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7687 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7689 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7690 instruction and a register) if you already know the precise offset
7691 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7692 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7693 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7695 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7696 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7698 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7700 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7701 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7702 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7704 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7706 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7707 which controls the size of the data stored at the address, with the
7708 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7709 address itself. The two can quite easily be different:
7711 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7713 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7714 offset.
7716 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7717 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7719 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7721 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7722 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7723 offset), and calls that address.
7726 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7728 The other way you might want to access data might be using the
7729 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7730 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7731 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7732 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7734 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7735 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7736 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7737 desired address into \c{ESI} and then code
7739 \c         a32     lodsb
7741 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7742 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7743 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7744 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7746 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7747 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7748 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7749 instructions with implicit addressing:
7750 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7751 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7752 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7753 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7754 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7755 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7756 Also, the
7757 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7758 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7759 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7760 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7761 size from the code segment.
7763 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7764 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7765 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7766 give the value of the segment register being manipulated. To force
7767 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7768 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7770 \c         o16 push    ss
7771 \c         o16 push    ds
7773 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7774 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7775 one.
7777 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7778 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7781 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7783 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7784 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7785 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7786 write position-independent code for shared libraries.
7788 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7789 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7790 registers, which still add their bases.
7792 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7793 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7794 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7795 probably desirable to make that the default, using the directive
7796 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7798 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7799 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7800 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7801 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7802 Please see the ABI documentation for your platform.
7804 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7805 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7806 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7807 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7809 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7810 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7811 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7812 set to zero.
7814 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7816 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7817 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
7819 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7820 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7821 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7822 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7824 This is consistent with the AMD documentation and most other
7825 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7826 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7827 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7828 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7829 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7830 can be used for this purpose.
7832 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7834 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7835 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7836 immediates to 32 bits.
7838 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7840 \c      MOV reg64,imm64
7842 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7843 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7844 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7845 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7846 immediate as \c{DWORD}:
7848 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7849 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7850 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7851 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7853 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7855 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7856 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7857 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7858 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7859 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7860 displacement size as \c{QWORD}:
7862 \c      default abs
7864 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7865 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7866 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7868 \c      default rel
7870 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7871 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7872 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7873 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7875 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7876 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7878 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7880 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7882 \W{http://www.nasm.us/links/unix64abi}\c{http://www.nasm.us/links/unix64abi}
7884 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7885 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7887 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7888 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7889 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7890 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7891 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7893 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7895 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7896 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7897 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7898 stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7900 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7902 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7904 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7906 \c      void foo(long a, double b, int c)
7908 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7910 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7912 The Win64 ABI is described at:
7914 \W{http://www.nasm.us/links/win64abi}\c{http://www.nasm.us/links/win64abi}
7916 What follows is a simplified summary.
7918 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7919 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7920 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7921 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7922 use by the function without saving.
7924 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7926 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7927 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7928 return is \c{XMM0} only.
7930 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7932 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7934 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7936 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7938 \C{trouble} Troubleshooting
7940 This chapter describes some of the common problems that users have
7941 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7942 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7943 that isn't listed here.
7946 \H{problems} Common Problems
7948 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7950 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7951 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7952 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7953 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7954 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7955 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7956 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7957 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7958 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7961 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7963 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7964 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7965 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7966 longer.
7968 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7969 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7970 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7971 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7972 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7973 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7974 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7975 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7976 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7977 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7978 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7979 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7982 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7984 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7985 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7986 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7987 sector, people who are used to MASM tend to code
7989 \c         ORG 0
7991 \c         ; some boot sector code
7993 \c         ORG 510
7994 \c         DW 0xAA55
7996 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7997 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7998 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
8000 \c         ORG 0
8002 \c         ; some boot sector code
8004 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8005 \c         DW 0xAA55
8007 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
8008 the output to move the assembly point up to 510. This method also
8009 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
8010 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
8011 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
8012 find out what's wrong with it.
8015 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
8017 The other common problem with the above code is people who write the
8018 \c{TIMES} line as
8020 \c         TIMES 510-$ DB 0
8022 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
8023 the difference between them is also a pure number and can happily be
8024 fed to \c{TIMES}.
8026 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
8027 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
8028 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
8029 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
8030 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
8031 information back to the expression evaluator. So from the
8032 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
8033 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
8034 is also not a pure number, but involves a section base. Values
8035 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
8037 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
8038 line in the form
8040 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8042 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
8043 and so their difference is a pure number. This will solve the
8044 problem and generate sensible code.
8047 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
8049 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
8050 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
8051 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
8052 \i\c{bugtracker} at
8053 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}
8054 (click on "Bug Tracker"), or if that fails then through one of the
8055 contacts in \k{contact}.
8057 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
8058 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
8059 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
8060 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
8061 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
8062 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
8063 there.
8065 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
8066 information:
8068 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
8069 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
8071 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
8072 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
8073 you were using the standard distribution binaries out of the
8074 archive. If you were using a locally built executable, try to
8075 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
8076 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
8079 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
8080 it. Give us the precise command line, and the contents of the
8081 \c{NASMENV} environment variable if any.
8083 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
8084 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
8085 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
8086 got, and the exact linker command line. If the problem involves
8087 linking against object files generated by a compiler, tell us what
8088 compiler, what version, and what command line or options you used.
8089 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
8090 with the command-line version of the compiler.)
8092 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
8093 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
8094 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
8095 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
8096 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
8097 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
8098 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
8099 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
8100 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
8101 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
8102 demonstrate the problem is much easier to work with than a
8103 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
8104 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
8106 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
8107 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
8108 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
8109 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
8110 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
8111 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
8112 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
8113 generating'; `the object file produced from this source code crashes
8114 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
8115 should be 77 instead'.
8117 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
8118 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
8119 generates the same file, or whether the problem is related to
8120 portability issues between our development platforms and yours. We
8121 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
8122 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
8123 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
8124 for us.
8126 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
8127 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
8128 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
8129 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
8130 differently from us.
8133 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
8135                   The Netwide Disassembler, NDISASM
8137 \H{ndisintro} Introduction
8140 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
8141 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
8142 complete with a full instruction table, and not make as much use of
8143 it as possible, so here's a disassembler which shares the
8144 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
8146 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
8147 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
8148 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
8149 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
8150 disassembles.
8153 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
8155 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
8156 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
8157 are on a Unix system.
8160 \H{ndisrun} Running NDISASM
8162 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
8164 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
8166 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
8167 provided of course that you remember to specify which it is to work
8168 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
8169 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
8171 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
8172 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
8173 summary of command line options.
8176 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
8178 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
8179 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
8180 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
8181 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
8182 this.
8184 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
8185 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
8186 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
8187 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
8188 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
8190 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
8192 \c        ndisasm -o100h filename.com
8194 will do the trick.
8197 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
8199 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
8200 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
8201 will faithfully plough through the data section, producing machine
8202 instructions wherever it can (although most of them will look
8203 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
8204 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
8205 Then it will reach the code section.
8207 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
8208 instruction from part of the data section, and its file position is
8209 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
8210 entirely possible that another spurious instruction will get
8211 generated, starting with the final byte of the data section, and
8212 then the correct first instruction in the code section will not be
8213 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
8214 ideal.
8216 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
8217 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
8218 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8219 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8220 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8221 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8222 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8223 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8224 the instructions in your code section.
8226 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8227 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8228 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8231 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8233 rather than
8235 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8237 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8238 to, just by repeating the \c{-s} option.
8241 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
8242 \I\c{auto-sync}
8244 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8245 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8246 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8247 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8248 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8249 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8250 needed.
8252 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8253 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8254 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8255 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8257 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8258 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8259 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8260 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8261 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8262 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8263 processed, there isn't much it can do about it...)
8265 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8266 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8267 the register contains) or involves a segment address (in which case
8268 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8269 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8271 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8272 points in all the right places, and save you from having to place
8273 any sync points manually. However, it should be stressed that
8274 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8275 you may still have to place some manually.
8277 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8278 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8279 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8280 options.
8282 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8283 fluke, something in your data section should disassemble to a
8284 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8285 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8286 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8287 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8288 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8289 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8290 suppress disassembly of the data area.
8293 \S{ndisother} Other Options
8295 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8296 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8297 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8298 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8300 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8301 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8302 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8303 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8304 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8305 anyway.
8308 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
8310 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
8311 possible, should be sent to
8312 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
8313 developer's site at
8314 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}
8315 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
8316 new features as well.
8318 \A{inslist} \i{Instruction List}
8320 \H{inslistintro} Introduction
8322 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8323 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8324 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8325  when appropriate, one or more usage flags.
8327 \& inslist.src
8329 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8331 \& changes.src