warnings: add [warning push] and [warning pop]
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
bloba8559d465d1f42d3fa6a93595ec6f1f0e4c75736
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2018 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{-MW} \c{-MW} option
64 \IR{-O} \c{-O} option
65 \IR{-P} \c{-P} option
66 \IR{-U} \c{-U} option
67 \IR{-X} \c{-X} option
68 \IR{-a} \c{-a} option
69 \IR{-d} \c{-d} option
70 \IR{-e} \c{-e} option
71 \IR{-f} \c{-f} option
72 \IR{-g} \c{-g} option
73 \IR{-i} \c{-i} option
74 \IR{-l} \c{-l} option
75 \IR{-o} \c{-o} option
76 \IR{-p} \c{-p} option
77 \IR{-s} \c{-s} option
78 \IR{-u} \c{-u} option
79 \IR{-v} \c{-v} option
80 \IR{-W} \c{-W} option
81 \IR{-Werror} \c{-Werror} option
82 \IR{-Wno-error} \c{-Wno-error} option
83 \IR{-w} \c{-w} option
84 \IR{-y} \c{-y} option
85 \IR{-Z} \c{-Z} option
86 \IR{!=} \c{!=} operator
87 \IR{$, here} \c{$}, Here token
88 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
89 \IR{$$} \c{$$} token
90 \IR{%} \c{%} operator
91 \IR{%%} \c{%%} operator
92 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
93 \IA{%-1}{%+1}
94 \IR{%0} \c{%0} parameter count
95 \IR{&} \c{&} operator
96 \IR{&&} \c{&&} operator
97 \IR{*} \c{*} operator
98 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
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{>>} operator
110 \IR{?} \c{?} MASM syntax
111 \IR{^} \c{^} operator
112 \IR{^^} \c{^^} operator
113 \IR{|} \c{|} operator
114 \IR{||} \c{||} operator
115 \IR{~} \c{~} operator
116 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
117 \IA{%$$}{%$}
118 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
119 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
120 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
121 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
122 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
123 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
124 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
125 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
126 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
127 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
128 variables
129 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
130 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
131 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
132 \IR{autoconf} Autoconf
133 \IR{bin} bin
134 \IR{bitwise and} bitwise AND
135 \IR{bitwise or} bitwise OR
136 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
137 \IR{block ifs} block IFs
138 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
139 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
140 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
141 \IR{bsd} BSD
142 \IR{c calling convention} C calling convention
143 \IR{c symbol names} C symbol names
144 \IA{critical expressions}{critical expression}
145 \IA{command line}{command-line}
146 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
147 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
148 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
149 \IA{character constants}{character constant}
150 \IR{codeview} CodeView debugging format
151 \IR{common object file format} Common Object File Format
152 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
153 in \c{elf}
154 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
155 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
156 \IR{declaring structure} declaring structures
157 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
158 \IR{devpac} DevPac
159 \IR{djgpp} DJGPP
160 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
161 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
162 \IR{dos} DOS
163 \IR{dos archive} DOS archive
164 \IR{dos source archive} DOS source archive
165 \IA{effective address}{effective addresses}
166 \IA{effective-address}{effective addresses}
167 \IR{elf} ELF
168 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
169 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
170 \IR{elf32} \c{elf32}
171 \IR{elf64} \c{elf64}
172 \IR{elfx32} \c{elfx32}
173 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
174 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
175 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
176 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
177 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
178 \IR{freebsd} FreeBSD
179 \IR{freelink} FreeLink
180 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
181 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
182 convention
183 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
184 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
185 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
186 \IR{got} GOT
187 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
188 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
189 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
190 \IR{intel number formats} Intel number formats
191 \IR{linux, elf} Linux, ELF
192 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
193 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
194 \IR{logical and} logical AND
195 \IR{logical or} logical OR
196 \IR{logical xor} logical XOR
197 \IR{mach object file format} Mach, object file format
198 \IA{mach-o}{macho}
199 \IR{mach-o} Mach-O, object file format
200 \IR{macho32} \c{macho32}
201 \IR{macho64} \c{macho64}
202 \IR{macos x} MacOS X
203 \IR{masm} MASM
204 \IA{memory reference}{memory references}
205 \IR{minix} Minix
206 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
207 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
208 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
209 \IR{mmx registers} MMX registers
210 \IA{modr/m}{modr/m byte}
211 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
212 \IR{ms-dos} MS-DOS
213 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
214 \IR{multipush} \c{multipush} macro
215 \IR{nan} NaN
216 \IR{nasm version} NASM version
217 \IR{netbsd} NetBSD
218 \IR{nsis} NSIS
219 \IR{nullsoft scriptable installer} Nullsoft Scriptable Installer
220 \IR{omf} OMF
221 \IR{openbsd} OpenBSD
222 \IR{operating system} operating system
223 \IR{os/2} OS/2
224 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
225 \IR{passes} passes, assembly
226 \IR{perl} Perl
227 \IR{pic} PIC
228 \IR{pharlap} PharLap
229 \IR{plt} PLT
230 \IR{plt} \c{PLT} relocations
231 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
232 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
233 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
234 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
235 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
236 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
237 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
238 Object File Format
239 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
240 \IA{repeating}{repeating code}
241 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
242 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
243 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
244 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
245 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
246 \IR{section, macho extensions to} \c{SECTION}, \c{macho} extensions to
247 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
248 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
249 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
250 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
251 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
252 \IR{shift command} \c{shift} command
253 \IA{sib}{sib byte}
254 \IR{sib byte} SIB byte
255 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
256 \IA{sectalign}{sectalign}
257 \IR{solaris x86} Solaris x86
258 \IA{standard section names}{standardized section names}
259 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
260 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
261 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
262 \IR{tlink} \c{TLINK}
263 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
264 \IR{unicode} Unicode
265 \IR{unix} Unix
266 \IR{utf-8} UTF-8
267 \IR{utf-16} UTF-16
268 \IR{utf-32} UTF-32
269 \IA{sco unix}{unix, sco}
270 \IR{unix, sco} Unix, SCO
271 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
272 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
273 \IA{unix system v}{unix, system v}
274 \IR{unix, system v} Unix, System V
275 \IR{unixware} UnixWare
276 \IR{val} VAL
277 \IR{version number of nasm} version number of NASM
278 \IR{visual c++} Visual C++
279 \IR{www page} WWW page
280 \IR{win32} Win32
281 \IR{win32} Win64
282 \IR{windows} Windows
283 \IR{windows 95} Windows 95
284 \IR{windows nt} Windows NT
285 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
286 \# \IC{program entry point}{start point, program}
287 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
288 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
289 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
292 \C{intro} Introduction
294 \H{whatsnasm} What Is NASM?
296 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
297 for portability and modularity. It supports a range of object file
298 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
299 \c{Mach-O}, 16-bit and 32-bit \c{OBJ} (OMF) format, \c{Win32} and
300 \c{Win64}. It will also output plain binary files, Intel hex and
301 Motorola S-Record formats. Its syntax is designed to be simple and
302 easy to understand, similar to the syntax in the Intel Software
303 Developer Manual with minimal complexity. It supports all currently
304 known x86 architectural extensions, and has strong support for macros.
306 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
307 custom object-file format.
309 \S{legal} \i{License} Conditions
311 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
312 distribution archive, for the license conditions under which you may
313 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
314 known as the simplified BSD license.
316 Copyright 1996-2017 the NASM Authors - All rights reserved.
318 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
319 modification, are permitted provided that the following conditions are
320 met:
322 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
323 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
325 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
326 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
327 documentation and/or other materials provided with the distribution.
329 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
330 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
331 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
332 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
333 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
334 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
335 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
336 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
337 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
338 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
339 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
340 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
341 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
343 \C{running} Running NASM
345 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
347 To assemble a file, you issue a command of the form
349 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
351 For example,
353 \c nasm -f elf myfile.asm
355 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
357 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
359 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
361 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
362 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
363 to give a listing file name, for example:
365 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
367 To get further usage instructions from NASM, try typing
369 \c nasm -h
371 The option \c{--help} is an alias for the \c{-h} option.
373 The option \c{-hf} will also list the available output file formats,
374 and what they are.
376 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
377 or \c{ELF}, type
379 \c file nasm
381 (in the directory in which you put the NASM binary when you
382 installed it). If it says something like
384 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
386 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
387 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
389 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
391 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
392 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
393 and are rare these days.)
395 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
396 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
397 messages.
400 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
402 NASM will normally choose the name of your output file for you;
403 precisely how it does this is dependent on the object file format.
404 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
405 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
406 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
407 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
408 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
409 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
410 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
411 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
412 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
414 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
415 has the same name as the input file, in which case it will give a
416 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
418 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
419 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
420 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
421 with the name you wish for the output file, either with or without
422 an intervening space. For example:
424 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
425 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
427 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
428 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
431 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
433 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
434 output file format for you itself. In the distribution versions of
435 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
436 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
437 choose what you want the default to be.
439 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
440 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
442 A complete list of the available output file formats can be given by
443 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
446 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
448 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
449 optional space) by a file name, NASM will generate a
450 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
451 code are listed on the left, and the actual source code, with
452 expansions of multi-line macros (except those which specifically
453 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
454 right. For example:
456 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
458 If a list file is selected, you may turn off listing for a
459 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
460 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
461 form" (without the brackets). This can be used to list only
462 sections of interest, avoiding excessively long listings.
465 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
467 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
468 This can be redirected to a file for further processing. For example:
470 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
473 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
475 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
476 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
477 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
478 dependency list without a prefix.
481 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
483 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
484 output to a file, rather than to stdout.  For example:
486 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
489 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
491 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
492 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
493 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
494 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
495 updated dependencies with every assembly session.  For example:
497 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
499 If the argument after \c{-MD} is an option rather than a filename,
500 then the output filename is the first applicable one of:
502 \b the filename set in the \c{-MF} option;
504 \b the output filename from the \c{-o} option with \c{.d} appended;
506 \b the input filename with the extension set to \c{.d}.
509 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
511 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
512 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
513 specified by the \c{-o} option.
516 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
518 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
519 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
520 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
521 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
522 is specified) is automatically quoted.
525 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
527 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
528 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
529 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
530 file has been removed.
533 \S{opt-MW} The \i\c{-MW} Option: Watcom Make quoting style
535 This option causes NASM to attempt to quote dependencies according to
536 Watcom Make conventions rather than POSIX Make conventions (also used
537 by most other Make variants.)  This quotes \c{#} as \c{$#} rather than
538 \c{\\#}, uses \c{&} rather than \c{\\} for continuation lines, and
539 encloses filenames containing whitespace in double quotes.
542 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
544 This option is used to select the format of the debug information
545 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
546 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
547 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
548 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
549 if \c{-F} is specified.
551 A complete list of the available debug file formats for an output
552 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
553 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
555 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option,
556 see \k{dbgfmt}.
559 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
561 This option can be used to generate debugging information in the specified
562 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
563 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
564 If no debug information is currently implemented in the selected output
565 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
568 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
570 This option can be used to select an error reporting format for any
571 error messages that might be produced by NASM.
573 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
574 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
575 the default and looks like this:
577 \c filename.asm:65: error: specific error message
579 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
580 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
581 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
582 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
583 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
585 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
586 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
588 \c filename.asm(65) : error: specific error message
590 where the only difference is that the line number is in parentheses
591 instead of being delimited by colons.
593 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
595 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
597 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
598 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
599 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
600 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
601 example) you want to load them into an editor.
603 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
604 which causes errors to be sent to the specified files rather than
605 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
606 the errors into a file by typing
608 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
610 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
611 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
612 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
614 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
616 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
617 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
618 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
619 program, you can type:
621 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
623 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
626 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
628 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
629 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
630 search for the given file not only in the current directory, but also
631 in any directories specified on the command line by the use of the
632 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
633 library}, for example, by typing
635 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
637 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
638 optional).
640 Prior NASM 2.14 a path provided in the option has been considered as
641 a verbatim copy and providing a path separator been up to a caller.
642 One could implicitly concatenate a search path together with a filename.
643 Still this was rather a trick than something useful. Now the trailing
644 path separator is made to always present, thus \c{-ifoo} will be
645 considered as the \c{-ifoo/} directory.
647 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
648 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
649 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
650 \k{nasmenv}).
652 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
653 be specified as \c{-I}.
656 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
658 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
659 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
660 option. So running
662 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
664 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
665 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
667 \c{--include} option is also accepted.
669 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
670 option can also be specified as \c{-P}.
674 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
676 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
677 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
678 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
679 could code
681 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
683 as an alternative to placing the directive
685 \c %define FOO 100
687 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
688 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
689 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
690 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
691 \c{-dDEBUG}.
693 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
694 be specified as \c{-D}.
697 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
699 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
700 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
701 option specified earlier on the command lines.
703 For example, the following command line:
705 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
707 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
708 program. This is useful to override options specified at a different
709 point in a Makefile.
711 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
712 be specified as \c{-U}.
715 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
717 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
718 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
719 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
720 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
721 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
722 if the \c{-o} option is also used).
724 This option cannot be applied to programs which require the
725 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
726 which depend on the values of symbols: so code such as
728 \c %assign tablesize ($-tablestart)
730 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
732 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
733 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
734 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
736 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
738 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
739 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
740 completely and assume the compiler has already done it, to save time
741 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
742 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
743 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
746 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
748 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
749 levels of optimization. Multiple flags can be specified after the
750 \c{-O} options, some of which can be combined in a single option,
751 e.g. \c{-Oxv}.
753 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
754         if a short form is not specified, except conditional jumps.
755         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
757 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
758         which will fit in a signed byte are optimized,
759         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
760         to the long form unless otherwise specified.
762 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
763         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
764         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
765         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
766         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
767         one. This number has no effect on the actual number of passes.
769 \b \c{-Ov}: At the end of assembly, print the number of passes
770         actually executed.
772 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
773 since NASM 2.09.
775 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
776 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
779 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
781 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
782 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
784 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
786 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
787 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
788 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
789 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
790 Note that you lose the ability to override the default address type for
791 the instruction.
793 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
794 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
795 \c{include}, \c{local})
797 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
799 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
800 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
801 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
802 conditions are reported like errors, but come up with the word
803 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
804 generating an output file and returning a success status to the
805 operating system.
807 Some conditions are even less severe than that: they are only
808 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
809 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
810 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
811 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
812 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
813 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
815 The current \i{warning classes} are:
817 \& warnings.src
819 Since version 2.00, NASM has also supported the \c{gcc}-like syntax
820 \c{-Wwarning-class} and \c{-Wno-warning-class} instead of
821 \c{-w+warning-class} and \c{-w-warning-class}, respectively; both
822 syntaxes work identically.
824 The option \c{-w+error} or \i\c{-Werror} can be used to treat warnings
825 as errors.  This can be controlled on a per warning class basis
826 (\c{-w+error=}\e{warning-class} or \c{-Werror=}\e{warning-class});
827 if no \e{warning-class} is specified NASM treats it as
828 \c{-w+error=all}; the same applies to \c{-w-error} or
829 \i\c{-Wno-error},
830 of course.
832 In addition, you can control warnings in the source code itself, using
833 the \i\c{[WARNING]} directive.  See \k{asmdir-warning}.
836 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
838 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
839 and the date on which it was compiled.
841 You will need the version number if you report a bug.
843 For command-line compatibility with Yasm, the form \i\c{--v} is also
844 accepted for this option starting in NASM version 2.11.05.
846 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
848 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
849 debug info formats for the given output format. The default format
850 is indicated by an asterisk. For example:
852 \c nasm -f elf -y
854 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
855 \c   ('*' denotes default):
856 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
857 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
860 \S{opt-pfix} The \i\c{--(g|l)prefix}, \i\c{--(g|l)postfix} Options.
862 The \c{--(g)prefix} options prepend the given argument
863 to all \c{extern}, \c{common}, \c{static}, and \c{global} symbols, and the
864 \c{--lprefix} option prepends to all other symbols. Similarly,
865 \c{--(g)postfix} and \c{--lpostfix} options append
866 the argument in the exactly same way as the \c{--xxprefix} options does.
868 Running this:
870 \c nasm -f macho --gprefix _
872 is equivalent to place the directive with \c{%pragma macho gprefix _}
873 at the start of the file (\k{mangling}). It will prepend the underscore
874 to all global and external variables, as C requires it in some, but not all,
875 system calling conventions.
877 \S{opt-pragma} The \i\c{--pragma} Option
879 NASM accepts an argument as \c{%pragma} option, which is like placing
880 a \c{%pragma} preprocess statement at the beginning of the source.
881 Running this:
883 \c nasm -f macho --pragma "macho gprefix _"
885 is equivalent to the example in \k{opt-pfix}.
888 \S{opt-before} The \i\c{--before} Option
890 A preprocess statement can be accepted with this option. The example
891 shown in \k{opt-pragma} is the same as running this:
893 \c nasm -f macho --before "%pragma macho gprefix _"
896 \S{opt-limit} The \i\c{--limit-X} Option
898 This option allows user to setup various maximum values for these:
900 \b\c{--limit-passes}: Number of maximum allowed passes. Default is
901 effectively unlimited.
903 \b\c{--limit-stalled-passes}: Maximum number of allowed unfinished
904 passes. Default is 1000.
906 \b\c{--limit-macro-levels}: Define maximum depth of macro expansion
907 (in preprocess). Default is 1000000.
909 \b\c{--limit-rep}: Maximum number of allowed preprocessor loop, defined
910 under \c{%rep}. Default is 1000000.
912 \b\c{--limit-eval}: This number sets the boundary condition of allowed
913 expression length. Default is 1000000.
915 \b\c{--limit-lines}: Total number of source lines as allowed to be
916 processed. Default is 2000000000.
918 In example, running this limits the maximum line count to be 1000.
920 \c nasm --limit-lines 1000
923 \S{opt-keep-all} The \i\c{--keep-all} Option
925 This option prevents NASM from deleting any output files even if an
926 error happens.
928 \S{opt-no-line} The \i\c{--no-line} Option
930 If this option is given, all \i\c{%line} directives in the source code
931 are ignored. This can be useful for debugging already preprocessed
932 code. See \k{line}.
935 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
937 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
938 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
939 processed before the real command line. You can use this to define
940 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
941 options in the \c{NASMENV} variable.
943 The value of the variable is split up at white space, so that the
944 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
945 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
946 what you might want, because it will be split at the space and the
947 NASM command-line processing will get confused by the two
948 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
950 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
951 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
952 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
953 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
954 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
955 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
957 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
958 changed with version 0.98.31.
961 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
963 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
964 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
965 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
966 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
967 skipping this section.
970 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
972 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
973 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
974 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
975 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
976 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
977 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
978 will distinguish between labels differing only in case.
981 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
983 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
984 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
985 practical, for the user to look at a single line of NASM code
986 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
987 if you declare, for example,
989 \c foo     equ     1
990 \c bar     dw      2
992 then the two lines of code
994 \c         mov     ax,foo
995 \c         mov     ax,bar
997 generate completely different opcodes, despite having
998 identical-looking syntaxes.
1000 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1001 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1002 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1003 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1004 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1005 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1006 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1007 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1009 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1010 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1011 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1012 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1013 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1014 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1016 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1017 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1018 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1019 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1020 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1021 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1022 \e{everything} is a label.
1024 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1025 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1026 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1027 portion outside square brackets and another portion inside. The
1028 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1029 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1032 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1034 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1035 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1036 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1037 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1038 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1039 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1040 \c{mov word [var],2}.
1042 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1043 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1044 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1045 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1046 the strings being manipulated.
1049 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1051 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1052 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1053 choose to put in your segment registers, and will never
1054 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1057 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1059 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1060 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1061 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1062 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1063 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1064 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1065 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1066 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1067 track of which external variable definitions are far and which are
1068 near.
1071 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1073 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1074 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1075 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1076 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1078 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1079 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1080 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1081 on a misunderstanding by the authors.
1084 \S{qsother} Other Differences
1086 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1087 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1089 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1090 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1091 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1092 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1093 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1094 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1095 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1097 In addition to all of this, macros and directives work completely
1098 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1099 details.
1102 \C{lang} The NASM Language
1104 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1106 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1107 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1108 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1110 \c label:    instruction operands        ; comment
1112 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1113 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1114 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1115 presence and nature of the instruction field.
1117 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1118 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1119 backslash-ended line.
1121 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1122 have white space before them, or instructions may have no space
1123 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1124 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1125 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1126 valid source line which does nothing but define a label. Running
1127 NASM with the command-line option
1128 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1129 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1131 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1132 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1133 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1134 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1135 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1136 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1137 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1138 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1139 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1140 an identifier is 4095 characters.
1142 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1143 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1144 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1145 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ}, \c{REPNE}/\c{REPNZ},
1146 \c{XACQUIRE}/\c{XRELEASE} or \c{BND}/\c{NOBND}, in the usual way. Explicit
1147 \I{address-size prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1148 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1149 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1150 override}segment register as an instruction prefix: coding
1151 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1152 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1153 syntactic features of the language, but for instructions such as
1154 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1155 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1156 \c{es lodsb}.
1158 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1159 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1160 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1162 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1163 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1165 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1166 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1167 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1168 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1169 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1170 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1172 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1173 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1174 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1175 \# Details of
1176 \# all forms of each supported instruction are given in
1177 \# \k{iref}.
1178 For example, you can code:
1180 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1181 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1183 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1184 \c         fadd    to st1          ; so does this
1186 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1187 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1188 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1191 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1193 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1194 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1195 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1196 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1197 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \i{uninitialized} counterparts
1198 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1199 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the
1200 \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1203 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1205 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1206 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1207 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1208 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1210 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1211 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1212 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1213 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1214 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1215 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1216 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1217 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1218 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1219 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1220 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1221 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1222 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1224 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1225 as operands.
1228 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1230 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1231 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1232 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1233 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1234 words, doublewords or whatever to reserve.  As stated in \k{qsother},
1235 NASM does not support the MASM/TASM syntax of reserving uninitialized
1236 space by writing \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it
1237 does instead. The operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a
1238 \i\e{critical expression}: see \k{crit}.
1240 For example:
1242 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1243 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1244 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1245 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1246 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers
1248 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1250 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1251 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1252 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1253 directly into a game executable file. It can be called in one of
1254 these three ways:
1256 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1257 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1258 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1259 \c                                    ; actually include at most 512
1261 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1262 macro version searches for the file in the include file search path
1263 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1264 overridden if desired.
1267 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1269 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1270 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1271 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1272 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1273 example,
1275 \c message         db      'hello, world'
1276 \c msglen          equ     $-message
1278 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1279 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1280 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1281 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1282 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1283 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1286 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1288 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1289 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1290 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1291 code
1293 \c zerobuf:        times 64 db 0
1295 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1296 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1297 \e{expression}, so you can do things like
1299 \c buffer: db      'hello, world'
1300 \c         times 64-$+buffer db ' '
1302 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1303 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1304 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1306 \c         times 100 movsb
1308 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1309 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1310 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1312 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1314 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1315 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1316 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1317 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1318 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1321 \H{effaddr} Effective Addresses
1323 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1324 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1325 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1326 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1327 example:
1329 \c wordvar dw      123
1330 \c         mov     ax,[wordvar]
1331 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1332 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1334 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1335 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1337 More complicated effective addresses, such as those involving more
1338 than one register, work in exactly the same way:
1340 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1341 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1343 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1344 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1345 all right:
1347 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1348 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1350 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1351 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1352 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1353 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1354 generate the latter on the grounds that the former requires four
1355 bytes to store a zero offset.
1357 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1358 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1359 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1360 default segment registers.
1362 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1363 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1364 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1365 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1366 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1367 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1368 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1369 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1370 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1371 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1372 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1374 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1375 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1376 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1377 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1378 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1379 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1380 the offset to be lost.
1382 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1383 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1384 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1385 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1386 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1387 \c{[eax*2+0]} to be generated literally. \c{[nosplit eax*1]} also has the
1388 same effect. In another way, a split EA form \c{[0, eax*2]} can be used, too.
1389 However, \c{NOSPLIT} in \c{[nosplit eax+eax]} will be ignored because user's
1390 intention here is considered as \c{[eax+eax]}.
1392 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1393 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1394 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1395 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1397 A new form of split effective addres syntax is also supported. This is
1398 mainly intended for mib operands as used by MPX instructions, but can
1399 be used for any memory reference. The basic concept of this form is
1400 splitting base and index.
1402 \c      mov eax,[ebx+8,ecx*4]   ; ebx=base, ecx=index, 4=scale, 8=disp
1404 For mib operands, there are several ways of writing effective address depending
1405 on the tools. NASM supports all currently possible ways of mib syntax:
1407 \c      ; bndstx
1408 \c      ; next 5 lines are parsed same
1409 \c      ; base=rax, index=rbx, scale=1, displacement=3
1410 \c      bndstx [rax+0x3,rbx], bnd0      ; NASM - split EA
1411 \c      bndstx [rbx*1+rax+0x3], bnd0    ; GAS - '*1' indecates an index reg
1412 \c      bndstx [rax+rbx+3], bnd0        ; GAS - without hints
1413 \c      bndstx [rax+0x3], bnd0, rbx     ; ICC-1
1414 \c      bndstx [rax+0x3], rbx, bnd0     ; ICC-2
1416 When broadcasting decorator is used, the opsize keyword should match
1417 the size of each element.
1419 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, dword [rbx]{1to16}   ; single-precision float
1420 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, zword [rbx]          ; packed 512 bit memory
1423 \H{const} \i{Constants}
1425 NASM understands four different types of constant: numeric,
1426 character, string and floating-point.
1429 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1431 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1432 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1433 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1434 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1435 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1436 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1437 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1438 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1439 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1440 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1441 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1442 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1443 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1444 \e{not} imply an octal constant!
1446 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1447 up long strings.
1449 Some examples (all producing exactly the same code):
1451 \c         mov     ax,200          ; decimal
1452 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1453 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1454 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1455 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1456 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1457 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1458 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1459 \c         mov     ax,310q         ; octal
1460 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1461 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1462 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1463 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1464 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1465 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1466 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1467 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1469 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1471 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1472 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1473 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1474 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1475 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1476 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1477 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1480 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1482 \c       \'          single quote (')
1483 \c       \"          double quote (")
1484 \c       \`          backquote (`)
1485 \c       \\\          backslash (\)
1486 \c       \?          question mark (?)
1487 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1488 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1489 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1490 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1491 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1492 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1493 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1494 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1495 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1496 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1497 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1498 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1500 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1501 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1502 sequence.
1504 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1505 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1507 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1508 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1509 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1512 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1514 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1515 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1517 A character constant with more than one byte will be arranged
1518 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1520 \c           mov eax,'abcd'
1522 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1523 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1524 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1525 the sense of character constants understood by the Pentium's
1526 \i\c{CPUID} instruction.
1529 \S{strconst} \i{String Constants}
1531 String constants are character strings used in the context of some
1532 pseudo-instructions, namely the
1533 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1534 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1535 certain preprocessor directives.
1537 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1538 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1539 for the conditions. So the following are equivalent:
1541 \c       db    'hello'               ; string constant
1542 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1544 And the following are also equivalent:
1546 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1547 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1548 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1550 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1551 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1552 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1553 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1554 or four-character constants are treated as strings when they are
1555 operands to \c{DW}, and so forth.
1557 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1559 The special operators \i\c{__utf16__}, \i\c{__utf16le__},
1560 \i\c{__utf16be__}, \i\c{__utf32__}, \i\c{__utf32le__} and
1561 \i\c{__utf32be__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1562 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1563 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1564 littleendian.
1566 For example:
1568 \c %define u(x) __utf16__(x)
1569 \c %define w(x) __utf32__(x)
1571 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1572 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1574 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1575 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1576 context.
1578 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1580 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1581 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1582 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1583 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1584 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1585 \i\c{__float128h__}.
1587 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1588 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1589 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1590 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1591 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1593 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1594 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1595 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1596 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1597 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1598 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1599 prefixes, respectively.
1601 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1602 floating-point constants as well.
1604 Some examples:
1606 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1607 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1608 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1609 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1610 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1611 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1612 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1613 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1614 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1615 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1616 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1618 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1619 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1620 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1621 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1622 called a "\i{minifloat}."
1624 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1625 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1626 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1627 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1628 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1629 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1630 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1631 floating-point number, respectively.
1633 For example:
1635 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1637 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1638 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1640 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1642 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1643 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1644 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1645 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1646 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1647 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1648 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1649 of floating-point routines, which would significantly increase the
1650 size of the assembler for very little benefit.
1652 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1653 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1654 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1655 respectively.  These are normally used as macros:
1657 \c %define Inf __Infinity__
1658 \c %define NaN __QNaN__
1660 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1662 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1663 macros.  See \k{pkg_fp}.
1665 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1667 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1668 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1669 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1671 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1672 digits.
1674 For example:
1676 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1677 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1678 \c       dt +0p33
1679 \c       dt 33p
1682 \H{expr} \i{Expressions}
1684 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1685 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1686 appropriate size.
1688 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1689 calculations to involve the current assembly position: the
1690 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1691 position at the beginning of the line containing the expression; so
1692 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1693 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1694 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1696 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1697 increasing order of \i{precedence}.
1700 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1702 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1703 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1704 arithmetic operator supported by NASM.
1707 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1709 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1712 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1714 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1717 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1719 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1720 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1721 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1722 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1723 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1726 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1727 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1729 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1730 subtraction.
1733 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1734 \i{Multiplication} and \i{Division}
1736 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1737 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1738 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1739 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1740 \i{signed modulo} operators respectively.
1742 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1743 operation of the signed modulo operator.
1745 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1746 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1747 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1750 \S{expmul} \i{Unary Operators}
1752 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1753 which only apply to one argument.  These are \I{+ opunary}\c{+}, \I{-
1754 opunary}\c{-}, \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!}, \i\c{SEG}, and the
1755 \i{integer functions} operators.
1757 \c{-} negates its operand, \c{+} does nothing (it's provided for
1758 symmetry with \c{-}), \c{~} computes the \i{one's complement} of its
1759 operand, \c{!} is the \i{logical negation} operator.
1761 \c{SEG} provides the \i{segment address}
1762 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1764 A set of additional operators with leading and trailing double
1765 underscores are used to implement the integer functions of the
1766 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1769 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1771 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1772 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1773 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1774 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1776 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1777 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1778 the symbol makes sense. So the code
1780 \c         mov     ax,seg symbol
1781 \c         mov     es,ax
1782 \c         mov     bx,symbol
1784 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1786 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1787 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1788 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1789 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1790 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1792 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1793 \c         mov     es,ax
1794 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1796 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1797 pointer to the symbol \c{symbol}.
1799 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1800 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1801 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1802 could code either of
1804 \c         call    (seg procedure):procedure
1805 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1807 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1808 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1809 practice.)
1811 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1812 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1813 to \c{CALL} in these examples.
1815 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1816 must code
1818 \c         dw      symbol, seg symbol
1820 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1821 invent one using the macro processor.
1824 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1826 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1827 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1828 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
1829 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
1830 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
1831 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
1832 and in \c{BITS 16} mode,
1834 \c         push dword 33
1836 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1838 \c         push strict dword 33
1840 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1841 21 00 00 00}.
1843 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1844 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1847 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1849 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1850 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1851 called \e{Critical Expressions}.
1853 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1854 code and data, so that the second pass, when generating all the
1855 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1856 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1857 symbol declared after the code in question. For example,
1859 \c         times (label-$) db 0
1860 \c label:  db      'Where am I?'
1862 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1863 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1864 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1865 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1866 code
1868 \c         times (label-$+1) db 0
1869 \c label:  db      'NOW where am I?'
1871 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1872 wrong!
1874 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1875 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1876 value is required to be computable in the first pass, and which must
1877 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1878 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1880 \H{locallab} \i{Local Labels}
1882 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1883 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1884 label, which means that it is associated with the previous non-local
1885 label. So, for example:
1887 \c label1  ; some code
1889 \c .loop
1890 \c         ; some more code
1892 \c         jne     .loop
1893 \c         ret
1895 \c label2  ; some code
1897 \c .loop
1898 \c         ; some more code
1900 \c         jne     .loop
1901 \c         ret
1903 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1904 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1905 are kept separate by virtue of each being associated with the
1906 previous non-local label.
1908 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1909 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1910 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1911 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1912 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1913 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1914 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1915 to, you could write
1917 \c label3  ; some more code
1918 \c         ; and some more
1920 \c         jmp label1.loop
1922 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1923 define a label which can be referenced from anywhere but which
1924 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1925 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1926 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1927 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1928 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1929 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1930 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1931 to the local label mechanism. So you could code
1933 \c label1:                         ; a non-local label
1934 \c .local:                         ; this is really label1.local
1935 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1936 \c label2:                         ; another non-local label
1937 \c .local:                         ; this is really label2.local
1939 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1941 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1942 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1943 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
1944 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
1945 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
1946 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
1947 special.
1950 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1952 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1953 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1954 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1955 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1956 sign.
1958 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1959 character into a single line.  Thus:
1961 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1962 \c         THIS_VALUE
1964 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1965 sequence.
1967 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1969 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1971 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1972 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1973 things like
1975 \c %define ctrl    0x1F &
1976 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1978 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1980 which will expand to
1982 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1984 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1985 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1986 not at definition time. Thus the code
1988 \c %define a(x)    1+b(x)
1989 \c %define b(x)    2*x
1991 \c         mov     ax,a(8)
1993 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1994 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1996 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1997 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1998 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1999 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2000 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2001 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2002 \c{bar}.
2004 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2005 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2006 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2007 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2008 Hence, if you code
2010 \c %define a(x)    1+a(x)
2012 \c         mov     ax,a(3)
2014 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2015 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2016 for an example of its use.
2018 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2019 macros: if you write
2021 \c %define foo(x)   1+x
2022 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2024 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2025 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2026 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2027 you define
2029 \c %define foo bar
2031 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2032 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2033 \e{with} parameters, and vice versa.
2035 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2036 perfectly well define a macro with
2038 \c %define foo bar
2040 and then re-define it later in the same source file with
2042 \c %define foo baz
2044 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2045 according to the most recent definition. This is particularly useful
2046 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2048 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2049 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2052 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2054 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2055 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2056 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2057 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2058 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2060 Suppose you have the following code:
2062 \c %define  isTrue  1
2063 \c %define  isFalse isTrue
2064 \c %define  isTrue  0
2066 \c val1:    db      isFalse
2068 \c %define  isTrue  1
2070 \c val2:    db      isFalse
2072 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2073 This is because, when a single-line macro is defined using
2074 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2075 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2076 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2077 time it is 1.
2079 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2080 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2081 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2083 \c %xdefine isTrue  1
2084 \c %xdefine isFalse isTrue
2085 \c %xdefine isTrue  0
2087 \c val1:    db      isFalse
2089 \c %xdefine isTrue  1
2091 \c val2:    db      isFalse
2093 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2094 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2095 the time that \c{isFalse} was defined.
2098 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2100 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2101 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2102 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2103 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2105 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2107 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2108 select between them.  Similarly, the two statements:
2110 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2111 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2113 have, in fact, exactly the same effect.
2115 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2116 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2119 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2121 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2122 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2123 several similar macros that perform similar functions.
2125 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2126 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2128 As an example, consider the following:
2130 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2132 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2133 \c         .COM1addr       RESW    1
2134 \c         .COM2addr       RESW    1
2135 \c         ; ..and so on
2136 \c endstruc
2138 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2139 we can end up with:
2141 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2142 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2144 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2145 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2147 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2149 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2151 Now the above code can be written as:
2153 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2154 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2156 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2157 in turn, reduce typing errors).
2160 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2162 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2163 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2164 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2165 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2166 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2167 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2169 For example:
2171 \c %idefine Foo mov %?,%??
2173 \c         foo
2174 \c         FOO
2176 will expand to:
2178 \c         mov foo,Foo
2179 \c         mov FOO,Foo
2181 The sequence:
2183 \c %idefine keyword $%?
2185 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2186 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2188 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2191 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2193 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2194 example, the following sequence:
2196 \c %define foo bar
2197 \c %undef  foo
2199 \c         mov     eax, foo
2201 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2202 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2204 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2205 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2206 \k{opt-u}.
2209 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2211 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2212 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2213 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2214 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2216 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2217 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2218 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2219 \c{%assign} directive is processed.
2221 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2222 later, so you can do things like
2224 \c %assign i i+1
2226 to increment the numeric value of a macro.
2228 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2229 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2230 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2232 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2233 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2234 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2235 involving a register).
2238 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2240 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2241 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2242 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2243 before definition.
2245 For example:
2247 \c %defstr test TEST
2249 is equivalent to
2251 \c %define test 'TEST'
2253 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2254 \k{getenv}):
2256 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2259 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2261 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2262 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2263 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2265 For example:
2267 \c %deftok test 'TEST'
2269 is equivalent to
2271 \c %define test TEST
2274 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2276 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2277 supports a few simple string handling macro operators from which
2278 more complex operations can be constructed.
2280 All the string operators define or redefine a value (either a string
2281 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2282 value, it may change the style of quoting of the input string or
2283 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2285 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2287 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2288 a single-line macro.
2290 For example:
2292 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2294 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2295 Similarly:
2297 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2299 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2301 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2304 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2306 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2307 For example:
2309 \c %strlen charcnt 'my string'
2311 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2312 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2313 was a literal string but it could also have been a single-line
2314 macro that expands to a string, as in the following example:
2316 \c %define sometext 'my string'
2317 \c %strlen charcnt sometext
2319 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2320 assigned the value of 9.
2323 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2325 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2326 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2327 than the description:
2329 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2330 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2331 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2332 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2333 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2334 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2336 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2337 single-line macro to be created and the second is the string. The
2338 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2339 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2340 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2341 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2342 values out of range result in an empty string.  A negative length
2343 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2344 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2347 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2349 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2350 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2351 this.
2353 \c %macro  prologue 1
2355 \c         push    ebp
2356 \c         mov     ebp,esp
2357 \c         sub     esp,%1
2359 \c %endmacro
2361 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2362 invoke the macro with a call such as
2364 \c myfunc:   prologue 12
2366 which would expand to the three lines of code
2368 \c myfunc: push    ebp
2369 \c         mov     ebp,esp
2370 \c         sub     esp,12
2372 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2373 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2374 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2375 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2376 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2377 \c{%3} and so on.
2379 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2380 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2382 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2383 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2384 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2385 things like
2387 \c %macro  silly 2
2389 \c     %2: db      %1
2391 \c %endmacro
2393 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2394 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2395 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2398 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2400 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2401 defining the same macro name several times with different numbers of
2402 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2403 parameters at all. So you could define
2405 \c %macro  prologue 0
2407 \c         push    ebp
2408 \c         mov     ebp,esp
2410 \c %endmacro
2412 to define an alternative form of the function prologue which
2413 allocates no local stack space.
2415 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2416 instruction; for example, you might want to define
2418 \c %macro  push 2
2420 \c         push    %1
2421 \c         push    %2
2423 \c %endmacro
2425 so that you could code
2427 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2428 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2430 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2431 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2432 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2433 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2434 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2435 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2438 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2440 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2441 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2442 calling the same macro multiple times will use a different label
2443 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2444 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2445 flag is set by doing this:
2447 \c %macro  retz 0
2449 \c         jnz     %%skip
2450 \c         ret
2451 \c     %%skip:
2453 \c %endmacro
2455 You can call this macro as many times as you want, and every time
2456 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2457 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2458 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2459 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2460 interfering with the local label mechanism, as described in
2461 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2462 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2463 they interfere with macro-local labels.
2466 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2468 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2469 command line into one parameter definition, possibly after
2470 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2471 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2472 you might want to be able to write
2474 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2476 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2477 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2478 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2479 the last defined one along with the separating commas. So if you
2480 code:
2482 \c %macro  writefile 2+
2484 \c         jmp     %%endstr
2485 \c   %%str:        db      %2
2486 \c   %%endstr:
2487 \c         mov     dx,%%str
2488 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2489 \c         mov     bx,%1
2490 \c         mov     ah,0x40
2491 \c         int     0x21
2493 \c %endmacro
2495 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2496 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2497 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2498 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2499 \c{db}.
2501 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2502 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2503 \c{%macro} line.
2505 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2506 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2507 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2508 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2509 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2510 into account when overloading macros, and will not allow you to
2511 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2512 example).
2514 Of course, the above macro could have been implemented as a
2515 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2516 look like
2518 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2520 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2521 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2522 definition.
2524 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2526 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2528 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2529 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2530 be either negative or positive but must never be zero.
2532 For example
2534 \c %macro mpar 1-*
2535 \c      db %{3:5}
2536 \c %endmacro
2538 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2540 expands to \c{3,4,5} range.
2542 Even more, the parameters can be reversed so that
2544 \c %macro mpar 1-*
2545 \c      db %{5:3}
2546 \c %endmacro
2548 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2550 expands to \c{5,4,3} range.
2552 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2553 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2554 the analogue here.
2556 \c %macro mpar 1-*
2557 \c      db %{-1:-3}
2558 \c %endmacro
2560 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2562 expands to \c{6,5,4} range.
2564 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2566 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2567 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2569 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2571 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2572 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2573 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2575 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2577 \c         writefile 2,%1
2578 \c         mov     ax,0x4c01
2579 \c         int     0x21
2581 \c %endmacro
2583 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2584 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2585 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2586 called with no parameters, in which case it will use the default
2587 error message supplied in the macro definition.
2589 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2590 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2591 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2592 optional ones. So if a macro definition began with the line
2594 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2596 then it could be called with between one and three parameters, and
2597 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2598 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2599 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2601 You can provide extra information to a macro by providing
2602 too many default parameters:
2604 \c %macro quux 1 something
2606 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2607 more information.
2608 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2609 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2610 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2611 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2612 when the macro is defined, not when it is expanded.
2614 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2615 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2616 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2617 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2618 parameters were really passed to the macro call.
2620 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2621 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2622 and more useful, by changing the first line of the definition to
2624 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2626 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2627 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2628 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2631 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2633 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2634 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2635 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2636 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2637 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2638 Examples are given in \k{rotate}.
2641 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2643 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2644 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2645 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2648 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2650 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2651 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2652 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2653 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2654 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2655 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2657 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2658 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2659 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2660 argument list reappear on the right, and vice versa.
2662 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2663 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2664 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2665 parameters are rotated to the right.
2667 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2668 restore a set of registers might work as follows:
2670 \c %macro  multipush 1-*
2672 \c   %rep  %0
2673 \c         push    %1
2674 \c   %rotate 1
2675 \c   %endrep
2677 \c %endmacro
2679 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2680 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2681 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2682 one place to the left, so that the original second argument is now
2683 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2684 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2685 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2687 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2688 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2689 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2691 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2692 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2693 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2694 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2695 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2696 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2697 order from the one in which they were pushed.
2699 This can be done by the following definition:
2701 \c %macro  multipop 1-*
2703 \c   %rep %0
2704 \c   %rotate -1
2705 \c         pop     %1
2706 \c   %endrep
2708 \c %endmacro
2710 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2711 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2712 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2713 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2714 iterated through in reverse order.
2717 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2719 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2720 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2721 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2722 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2723 table, you could code something like
2725 \c %macro keytab_entry 2
2727 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2728 \c                 db      %2
2730 \c %endmacro
2732 \c keytab:
2733 \c           keytab_entry F1,128+1
2734 \c           keytab_entry F2,128+2
2735 \c           keytab_entry Return,13
2737 which would expand to
2739 \c keytab:
2740 \c keyposF1        equ     $-keytab
2741 \c                 db     128+1
2742 \c keyposF2        equ     $-keytab
2743 \c                 db      128+2
2744 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2745 \c                 db      13
2747 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2748 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2750 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2751 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2752 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2753 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2754 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2755 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2756 (literal text to be concatenated to the parameter).
2758 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2759 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2760 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2761 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2762 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2763 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2764 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2765 real names of macro-local labels means that the two usages
2766 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2767 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2769 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2770 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2771 purpose of concatenation.
2773 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2776 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2778 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2779 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2780 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2781 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2782 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2783 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2784 condition code.
2786 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2787 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2788 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2789 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2791 \c %macro  retc 1
2793 \c         j%-1    %%skip
2794 \c         ret
2795 \c   %%skip:
2797 \c %endmacro
2799 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2800 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2801 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2802 \c{JPE}.
2804 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2805 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2806 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2807 because no inverse condition code exists.
2810 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2812 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2813 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2814 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2815 see which instructions in the macro expansion are generating what
2816 code; however, for some macros this clutters the listing up
2817 unnecessarily.
2819 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2820 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2821 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2822 the number of parameters, like this:
2824 \c %macro foo 1.nolist
2826 Or like this:
2828 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2830 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2832 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2833 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2834 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2835 that argument specification.
2837 For example:
2839 \c %macro foo 1-3
2840 \c         ; Do something
2841 \c %endmacro
2842 \c %unmacro foo 1-3
2844 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2846 \c %macro bar 1-3
2847 \c         ; Do something
2848 \c %endmacro
2849 \c %unmacro bar 1
2851 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2852 specification does not match exactly.
2855 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2857 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2858 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2859 syntax of this feature looks like this:
2861 \c %if<condition>
2862 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2863 \c %elif<condition2>
2864 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2865 \c %else
2866 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2867 \c %endif
2869 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2871 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2872 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2874 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2875 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2876 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2877 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2879 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2880 single-line macro existence}
2882 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2883 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2884 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2885 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2887 For example, when debugging a program, you might want to write code
2888 such as
2890 \c           ; perform some function
2891 \c %ifdef DEBUG
2892 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2893 \c %endif
2894 \c           ; go and do something else
2896 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2897 version of the program which produced debugging messages, and remove
2898 the option to generate the final release version of the program.
2900 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2901 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2902 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2903 \i\c{%elifndef}.
2906 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2907 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2909 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2910 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2912 For example, you may be working with a large project and not have control
2913 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2914 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2915 does exist.
2917 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2918 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2920 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2922 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2924 \c %else
2926 \c      %macro MyMacro 1-3
2928 \c              ; insert code to define the macro
2930 \c      %endmacro
2932 \c %endif
2934 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2935 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2936 conflict.
2938 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2939 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2940 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2943 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2944 stack}
2946 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2947 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2948 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2949 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2950 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2952 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2953 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2956 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2957 arbitrary numeric expressions}
2959 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2960 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2961 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2962 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2963 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2965 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2966 a critical expression (see \k{crit}).
2968 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2969 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2970 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2971 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2972 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2973 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2974 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2975 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2976 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2977 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2978 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2979 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2980 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2981 for true and 0 for false.
2983 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2984 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2986 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2987 Identity\I{testing, exact text identity}
2989 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2990 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2991 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2992 Differences in white space are not counted.
2994 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2996 For example, the following macro pushes a register or number on the
2997 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2999 \c %macro  pushparam 1
3001 \c   %ifidni %1,ip
3002 \c         call    %%label
3003 \c   %%label:
3004 \c   %else
3005 \c         push    %1
3006 \c   %endif
3008 \c %endmacro
3010 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3011 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3012 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3013 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3015 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3016 Types\I{testing, token types}
3018 Some macros will want to perform different tasks depending on
3019 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3020 example, a string output macro might want to be able to cope with
3021 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3022 string.
3024 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3025 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3026 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3027 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3028 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3030 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3031 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3033 \c %macro writefile 2-3+
3035 \c   %ifstr %2
3036 \c         jmp     %%endstr
3037 \c     %if %0 = 3
3038 \c       %%str:    db      %2,%3
3039 \c     %else
3040 \c       %%str:    db      %2
3041 \c     %endif
3042 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3043 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3044 \c   %else
3045 \c                 mov     dx,%2
3046 \c                 mov     cx,%3
3047 \c   %endif
3048 \c                 mov     bx,%1
3049 \c                 mov     ah,0x40
3050 \c                 int     0x21
3052 \c %endmacro
3054 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3055 the following two ways:
3057 \c         writefile [file], strpointer, length
3058 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3060 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3061 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3062 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3063 it itself and works out the address and length for itself.
3065 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3066 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3067 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3068 which case, all but the first two would be lumped together into
3069 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3071 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3072 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3073 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3074 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3076 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3078 Some macros will want to do different things depending on if it is
3079 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3080 versus a multi-token sequence.
3082 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3083 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3084 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3086 For example:
3088 \c %iftoken 1
3090 will assemble the subsequent code, but
3092 \c %iftoken -1
3094 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3095 \c{-}, and the number \c{1}.
3097 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3098 variants are also provided.
3100 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3102 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3103 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3104 any tokens at all, whitespace excepted.
3106 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3107 variants are also provided.
3109 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3111 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3112 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3113 the \c{%!}\e{variable} directive exists.
3115 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3116 variants are also provided.
3118 Just as for \c{%!}\e{variable} the argument should be written as a
3119 string if it contains characters that would not be legal in an
3120 identifier.  See \k{getenv}.
3122 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3124 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3125 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3126 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3127 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3129 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3130 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3131 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3132 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3134 \c %assign i 0
3135 \c %rep    64
3136 \c         inc     word [table+2*i]
3137 \c %assign i i+1
3138 \c %endrep
3140 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3141 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3142 \c{[table+126]}.
3144 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3145 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3146 terminate the loop, like this:
3148 \c fibonacci:
3149 \c %assign i 0
3150 \c %assign j 1
3151 \c %rep 100
3152 \c %if j > 65535
3153 \c     %exitrep
3154 \c %endif
3155 \c         dw j
3156 \c %assign k j+i
3157 \c %assign i j
3158 \c %assign j k
3159 \c %endrep
3161 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3163 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3164 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3165 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3166 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3167 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3168 be gradually used up and other applications to start crashing.
3170 Note a maximum repeat count is limited by 62 bit number, though it
3171 is hardly possible that you ever need anything bigger.
3174 \H{files} Source Files and Dependencies
3176 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3178 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3180 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3181 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3182 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3184 \c %include "macros.mac"
3186 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3187 file containing the \c{%include} directive.
3189 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3190 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3191 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3192 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3193 line using the \c{-i} option.
3195 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3196 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3197 the form
3199 \c %ifndef MACROS_MAC
3200 \c     %define MACROS_MAC
3201 \c     ; now define some macros
3202 \c %endif
3204 then including the file more than once will not cause errors,
3205 because the second time the file is included nothing will happen
3206 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3208 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3209 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3210 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3213 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3215 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3216 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3217 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3218 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3220 For example,
3222 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3224 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3225 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3228 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3230 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3231 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3232 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3234 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3235 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3236 \c{INCBIN} directive looks like:
3238 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3239 \c %pathsearch dep %1
3240 \c %depend dep
3241 \c         incbin dep,%2
3242 \c %endmacro
3244 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3245 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3246 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3249 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3251 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3252 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3253 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3254 described in \k{macropkg}.
3256 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3257 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3258 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3259 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3261 \c %use altreg
3262 \c %use 'altreg'
3264 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3265 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3266 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3268 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3270 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3271 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3272 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3273 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3274 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3275 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3276 able to nest these loops.
3278 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3279 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3280 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3281 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3282 define labels that are local to a particular context on the stack.
3285 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3286 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3288 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3289 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3290 which is the name of the context. For example:
3292 \c %push    foobar
3294 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3295 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3296 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3297 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3298 single macro definition.)
3300 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3301 context from the context stack and destroys it, along with any
3302 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3303 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3306 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3308 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3309 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3310 is used to define a label which is local to the context on the top
3311 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3312 above could be implemented by means of:
3314 \c %macro repeat 0
3316 \c     %push   repeat
3317 \c     %$begin:
3319 \c %endmacro
3321 \c %macro until 1
3323 \c         j%-1    %$begin
3324 \c     %pop
3326 \c %endmacro
3328 and invoked by means of, for example,
3330 \c         mov     cx,string
3331 \c         repeat
3332 \c         add     cx,3
3333 \c         scasb
3334 \c         until   e
3336 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3337 in \c{AL}.
3339 If you need to define, or access, labels local to the context
3340 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3341 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3344 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3346 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3347 a particular context, in just the same way:
3349 \c %define %$localmac 3
3351 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3352 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3353 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3356 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup} \e{(deprecated)}
3358 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3359 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3360 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3361 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3362 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3363 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3364 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3365 result in an \e{expression syntax error}.
3367 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3369 \c %macro ctxthru 0
3370 \c %push ctx1
3371 \c     %assign %$external 1
3372 \c         %push ctx2
3373 \c             %assign %$internal 1
3374 \c             mov eax, %$external
3375 \c             mov eax, %$internal
3376 \c         %pop
3377 \c %pop
3378 \c %endmacro
3380 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3381 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3382 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3383 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3384 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3385 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3386 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3387 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3388 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3390 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3392 \c %macro ctxthru 0
3393 \c %push ctx1
3394 \c     %assign %$external 1
3395 \c         %push ctx2
3396 \c             %assign %$internal 1
3397 \c             mov eax, %$$external
3398 \c             mov eax, %$internal
3399 \c         %pop
3400 \c %pop
3401 \c %endmacro
3403 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3404 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3405 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3406 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3407 unintuitive or erroneous.
3410 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3412 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3413 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3414 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3415 have the side effect of destroying all context-local labels and
3416 macros associated with the context that was just popped.
3418 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3419 with a different name, without touching the associated macros and
3420 labels. So you could replace the destructive code
3422 \c %pop
3423 \c %push   newname
3425 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3428 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3430 This example makes use of almost all the context-stack features,
3431 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3432 implement a block IF statement as a set of macros.
3434 \c %macro if 1
3436 \c     %push if
3437 \c     j%-1  %$ifnot
3439 \c %endmacro
3441 \c %macro else 0
3443 \c   %ifctx if
3444 \c         %repl   else
3445 \c         jmp     %$ifend
3446 \c         %$ifnot:
3447 \c   %else
3448 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3449 \c   %endif
3451 \c %endmacro
3453 \c %macro endif 0
3455 \c   %ifctx if
3456 \c         %$ifnot:
3457 \c         %pop
3458 \c   %elifctx      else
3459 \c         %$ifend:
3460 \c         %pop
3461 \c   %else
3462 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3463 \c   %endif
3465 \c %endmacro
3467 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3468 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3469 that the macros are issued in the right order (for example, not
3470 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3471 not.
3473 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3474 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3475 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3476 to do different things depending on whether the context on top of
3477 the stack is \c{if} or \c{else}.
3479 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3480 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3481 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3482 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3483 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3485 A sample usage of these macros might look like:
3487 \c         cmp     ax,bx
3489 \c         if ae
3490 \c                cmp     bx,cx
3492 \c                if ae
3493 \c                        mov     ax,cx
3494 \c                else
3495 \c                        mov     ax,bx
3496 \c                endif
3498 \c         else
3499 \c                cmp     ax,cx
3501 \c                if ae
3502 \c                        mov     ax,cx
3503 \c                endif
3505 \c         endif
3507 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3508 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3509 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3510 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3513 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3515 The following preprocessor directives provide a way to use
3516 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3518 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3520 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3522 \b\c{%local}  (see \k{local})
3525 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3527 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3528 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3529 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3531 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3532 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3533 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3534 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3536 \c some_function:
3538 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3539 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3540 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3542 \c         mov     ax,[i]
3543 \c         mov     bx,[j_ptr]
3544 \c         add     ax,[bx]
3545 \c         ret
3547 \c     %pop                       ; restore original context
3549 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3550 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3551 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3552 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3555 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3557 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3558 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3559 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3560 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3561 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3563 \c %stacksize flat
3565 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3566 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3567 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3569 \c %stacksize flat64
3571 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3572 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3573 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3575 \c %stacksize large
3577 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3578 assumes that a far form of call was used to get to this address
3579 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3581 \c %stacksize small
3583 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3584 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3585 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3586 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3587 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3588 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3589 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3590 (see \k{local}).
3593 \S{local} \i\c{%local} Directive
3595 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3596 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3597 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3598 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3599 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3600 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3601 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3602 instruction.
3603 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3604 An example of its use is the following:
3606 \c silly_swap:
3608 \c     %push mycontext             ; save the current context
3609 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3610 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3611 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3613 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3614 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3615 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3616 \c         mov     ax,bx
3617 \c         mov     dx,cx
3618 \c         mov     bx,[old_ax]
3619 \c         mov     cx,[old_dx]
3620 \c         leave                   ; restore old bp
3621 \c         ret                     ;
3623 \c     %pop                        ; restore original context
3625 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3626 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3627 current context before the \c{%local} directive may be used.
3628 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3629 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3630 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3631 as shown in the example.
3634 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3636 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3637 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3638 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3639 right macros by means of code like this:
3641 \c %ifdef F1
3642 \c     ; do some setup
3643 \c %elifdef F2
3644 \c     ; do some different setup
3645 \c %else
3646 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3647 \c %endif
3649 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3650 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3651 having to wait until the program crashes on being run and then not
3652 knowing what went wrong.
3654 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3656 \c %ifdef F1
3657 \c     ; do some setup
3658 \c %elifdef F2
3659 \c     ; do some different setup
3660 \c %else
3661 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3662 \c     %define F1
3663 \c %endif
3665 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3666 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3667 depend on symbol values.
3669 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3670 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3671 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3672 messages.
3674 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3675 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3676 are expanded in it, which can be used to display more information to
3677 the user.  For example:
3679 \c %if foo > 64
3680 \c     %assign foo_over foo-64
3681 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3682 \c %endif
3685 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3687 \S{line} \i\c{%line} Directive
3689 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3690 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3691 this other file would be an original source file, with the current
3692 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3693 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3694 number of the original source file, instead of the file that is being
3695 read by NASM.
3697 This preprocessor directive is not generally used directly by
3698 programmers, but may be of interest to preprocessor authors.  The
3699 usage of the \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3701 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3703 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3704 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3705 which specifies a line increment value; each line of the input file
3706 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3707 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3708 specifies the file name of the original source file.
3710 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3711 all file name and line numbers relative to the values specified
3712 therein.
3714 If the command line option \i\c{--no-line} is given, all \c{%line}
3715 directives are ignored. This may be useful for debugging preprocessed
3716 code. See \k{opt-no-line}.
3719 \S{getenv} \i\c{%!}\e{variable}: Read an Environment Variable.
3721 The \c{%!}\e{variable} directive makes it possible to read the value of an
3722 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3723 to store the contents of an environment variable into a string, which
3724 could be used at some other point in your code.
3726 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO},
3727 and you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program as
3728 a quoted string. You could do that as follows:
3730 \c %defstr FOO          %!FOO
3732 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3734 If the name of the environment variable contains non-identifier
3735 characters, you can use string quotes to surround the name of the
3736 variable, for example:
3738 \c %defstr C_colon      %!'C:'
3741 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3743 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3744 when it starts to process any source file. If you really need a
3745 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3746 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3747 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3749 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3750 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3751 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3752 described here.
3755 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3757 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3758 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3759 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3760 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3761 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3762 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3763 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3765 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3766 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3769 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3771 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3772 representing the full version number of the version of nasm being used.
3773 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3774 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3775 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3776 would be equivalent to:
3778 \c         dd      0x00622001
3782 \c         db      1,32,98,0
3784 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3785 line is used just to give an indication of the order that the separate
3786 values will be present in memory.
3789 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3791 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3792 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3794 \c         db      __NASM_VER__
3796 would expand to
3798 \c         db      "0.98.32"
3801 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3803 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3804 name and line number containing the current instruction. The macro
3805 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3806 current input file (which may change through the course of assembly
3807 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3808 numeric constant giving the current line number in the input file.
3810 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3811 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3812 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3813 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3814 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3815 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3816 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3817 here'. You could then write a macro
3819 \c %macro  notdeadyet 0
3821 \c         push    eax
3822 \c         mov     eax,__LINE__
3823 \c         call    stillhere
3824 \c         pop     eax
3826 \c %endmacro
3828 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3829 find the crash point.
3832 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3834 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3835 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3836 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3837 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3838 mode-dependent macros.
3840 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3842 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current output
3843 format name, as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type
3844 \c{nasm -hf} for a list.
3846 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3847 \c  %define NEWLINE 13, 10
3848 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3849 \c  %define NEWLINE 10
3850 \c %endif
3852 \S{dfmtm} \i\c{__DEBUG_FORMAT__}: Current Debug Format
3854 If debugging information generation is enabled, The
3855 \c{__DEBUG_FORMAT__} standard macro holds the current debug format
3856 name as specified by the \c{-F} or \c{-g} option or the output format
3857 default. Type \c{nasm -f} \e{output} \c{y} for a list.
3859 \c{__DEBUG_FORMAT__} is not defined if debugging is not enabled, or if
3860 the debug format specified is \c{null}.
3862 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3864 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3865 assembly session.
3867 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3868 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3869 respectively.)
3871 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3872 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3873 \c{HHMMSS} respectively.
3875 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3876 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3877 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3878 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3880 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3881 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3882 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3883 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3884 undefined.
3886 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3887 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3888 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3889 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3890 local time as if it was UTC.
3892 All instances of time and date macros in the same assembly session
3893 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3894 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3895 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3896 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3897 clock:
3899 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3900 \c       __TIME__             "00:00:42"
3901 \c       __DATE_NUM__         20100101
3902 \c       __TIME_NUM__         000042
3903 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3904 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3905 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3906 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3907 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3910 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3911 Include Test
3913 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3914 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3915 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3916 testing if a particular package is invoked or not.
3918 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3919 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3922 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3924 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3925 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3926 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3927 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3929 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3930 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3931 change in future versions of NASM.}
3934 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3936 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3937 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3938 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3939 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3941 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3942 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3943 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3944 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3945 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
3946 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
3947 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
3948 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
3949 the definition.
3951 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3952 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3954 \c struc   mytype
3956 \c   mt_long:      resd    1
3957 \c   mt_word:      resw    1
3958 \c   mt_byte:      resb    1
3959 \c   mt_str:       resb    32
3961 \c endstruc
3963 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3964 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3965 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3966 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3968 The reason why the structure type name is defined at zero by default
3969 is a side effect of allowing structures to work with the local label
3970 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3971 more than one structure, you can define the above structure like this:
3973 \c struc mytype
3975 \c   .long:        resd    1
3976 \c   .word:        resw    1
3977 \c   .byte:        resb    1
3978 \c   .str:         resb    32
3980 \c endstruc
3982 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3983 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3985 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3986 support any form of period notation to refer to the elements of a
3987 structure once you have one (except the above local-label notation),
3988 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3989 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3990 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3991 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3993 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
3994 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
3996 \c push ebp
3997 \c mov ebp, esp
3998 \c sub esp, 40
4000 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
4002 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
4004 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
4005 a base offset:
4007 \c struc mytype, -40
4009 And access an element this way:
4011 \c mov [ebp + mytype.word], ax
4014 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
4015 \i{Instances of Structures}
4017 Having defined a structure type, the next thing you typically want
4018 to do is to declare instances of that structure in your data
4019 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4020 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4021 you code something like this:
4023 \c mystruc:
4024 \c     istruc mytype
4026 \c         at mt_long, dd      123456
4027 \c         at mt_word, dw      1024
4028 \c         at mt_byte, db      'x'
4029 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4031 \c     iend
4033 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4034 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4035 specified structure field, and then to declare the specified data.
4036 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4037 they were specified in the structure definition.
4039 If the data to go in a structure field requires more than one source
4040 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4041 the \c{AT} line. For example:
4043 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4044 \c                     db      190,100,0
4046 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4047 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4048 line:
4050 \c         at mt_str
4051 \c                 db      'hello, world'
4052 \c                 db      13,10,0
4055 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
4057 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4058 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4059 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4060 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4062 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4063 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4064 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4065 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4066 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4068 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4069 both compute the number of additional bytes required to bring the
4070 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4071 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4072 perform the alignment.
4074 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4075 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4076 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4077 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4078 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4079 except for special purposes.
4081 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4082 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4083 power of two, or if their second argument generates more than one
4084 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4085 thing.
4087 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4088 be used within structure definitions:
4090 \c struc mytype2
4092 \c   mt_byte:
4093 \c         resb 1
4094 \c         alignb 2
4095 \c   mt_word:
4096 \c         resw 1
4097 \c         alignb 4
4098 \c   mt_long:
4099 \c         resd 1
4100 \c   mt_str:
4101 \c         resb 32
4103 \c endstruc
4105 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4106 relative to the base of the structure.
4108 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4109 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4110 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4111 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4112 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4113 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4114 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4116 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4117 See \k{sectalign} for details.
4119 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4122 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4124 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4125 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4126 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4128 For example the directive
4130 \c SECTALIGN 16
4132 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4133 not be decreased, the magnitude may grow only.
4135 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4136 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4137 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4138 at all use the directive
4140 \c SECTALIGN OFF
4142 It is still possible to turn in on again by
4144 \c SECTALIGN ON
4147 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4149 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4150 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4151 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4152 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4154 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4155 quoted or not.
4158 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4160 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4161 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4162 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4163 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4164 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4165 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4167 Example use:
4169 \c %use altreg
4171 \c proc:
4172 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4173 \c       ret
4175 See also \k{reg64}.
4178 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4180 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4181 macro which is more powerful than the default (and
4182 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4183 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4184 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4185 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4186 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4187 sequence.
4189 The specific instructions generated can be controlled with the
4190 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4191 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4192 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4193 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4195 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4196 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4197 default.
4199 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4200 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4201 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4203 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4204 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4205 threshold is 16.
4207 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4208 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4209 threshold is 16.
4211 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4212 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4213 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4214 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4216 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4217 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4218 are used internally by this macro package.
4221 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4223 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4225 \c %define Inf             __Infinity__
4226 \c %define NaN             __QNaN__
4227 \c %define QNaN            __QNaN__
4228 \c %define SNaN            __SNaN__
4230 \c %define float8(x)       __float8__(x)
4231 \c %define float16(x)      __float16__(x)
4232 \c %define float32(x)      __float32__(x)
4233 \c %define float64(x)      __float64__(x)
4234 \c %define float80m(x)     __float80m__(x)
4235 \c %define float80e(x)     __float80e__(x)
4236 \c %define float128l(x)    __float128l__(x)
4237 \c %define float128h(x)    __float128h__(x)
4240 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4242 This package contains a set of macros which implement integer
4243 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4244 are most conveniently accessed via this macro package.
4246 The macros provided are:
4248 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4250 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4251 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4252 between the functions is their respective behavior if the argument
4253 provided is not a power of two.
4255 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generates an error if
4256 the argument is not a power of two.
4258 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4259 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4261 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4262 power of two.
4264 The functions \i\c{ilog2fw()} (alias \i\c{ilog2w()}) and
4265 \i\c{ilog2cw()} generate a warning if the argument is not a power of
4266 two, but otherwise behaves like \c{ilog2f()} and \c{ilog2c()},
4267 respectively.
4270 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4272 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4273 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4274 directives. These are described in this chapter.
4276 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4277 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4278 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4279 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4280 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4281 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4283 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4284 directives are not.
4286 In addition to the universal directives described in this chapter,
4287 each object file format can optionally supply extra directives in
4288 order to control particular features of that file format. These
4289 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4290 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4293 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4295 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4296 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4297 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4298 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4300 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4301 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4302 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4303 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4304 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4305 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4306 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4307 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4309 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4310 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4311 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4312 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4313 device drivers and boot loader software.
4315 The \c{BITS} directive can also be used to generate code for a
4316 different mode than the standard one for the output format.
4318 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4319 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4320 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4321 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4323 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4324 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4325 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4326 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4327 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4328 need an 0x67.
4330 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4331 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4332 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4334 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4335 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4336 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4337 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4338 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4339 necessary.
4341 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4342 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4343 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4344 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4345 REX prefix is used.
4347 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4348 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4349 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4351 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4353 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4355 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4356 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4359 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4361 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4362 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4363 specify most features directly.  However, this is occasionally
4364 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4365 to use.
4367 Currently, \c{DEFAULT} can set \c{REL} & \c{ABS} and \c{BND} & \c{NOBND}.
4369 \S{REL & ABS} \i\c{REL} & \i\c{ABS}: RIP-relative addressing
4371 This sets whether registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative
4372 or not. By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4373 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4374 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4375 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4377 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4378 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4379 other special functions in 64-bit mode, and generating
4380 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4382 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4384 \S{BND & NOBND} \i\c{BND} & \i\c{NOBND}: \c{BND} prefix
4386 If \c{DEFAULT BND} is set, all bnd-prefix available instructions following
4387 this directive are prefixed with bnd. To override it, \c{NOBND} prefix can
4388 be used.
4390 \c  DEFAULT BND
4391 \c      call foo            ; BND will be prefixed
4392 \c      nobnd call foo      ; BND will NOT be prefixed
4394 \c{DEFAULT NOBND} can disable \c{DEFAULT BND} and then \c{BND} prefix will be
4395 added only when explicitly specified in code.
4397 \c{DEFAULT BND} is expected to be the normal configuration for writing
4398 MPX-enabled code.
4400 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4401 Sections}
4403 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4404 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4405 which section of the output file the code you write will be
4406 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4407 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4408 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4409 define a new section, if you try to switch to a section that does
4410 not (yet) exist.
4412 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4413 \k{multisec}), all support
4414 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4415 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4416 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4417 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4418 name that has one.
4421 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4423 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4424 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4425 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4426 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4427 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4428 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4429 it. So the user-level directive
4431 \c         SECTION .text
4433 expands to the two lines
4435 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4436 \c         [SECTION .text]
4438 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4439 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4440 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4442 \c %macro  writefile 2+
4444 \c         [section .data]
4446 \c   %%str:        db      %2
4447 \c   %%endstr:
4449 \c         __SECT__
4451 \c         mov     dx,%%str
4452 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4453 \c         mov     bx,%1
4454 \c         mov     ah,0x40
4455 \c         int     0x21
4457 \c %endmacro
4459 This form of the macro, once passed a string to output, first
4460 switches temporarily to the data section of the file, using the
4461 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4462 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4463 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4464 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4465 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4466 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4467 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4468 code in any of several separate code sections.
4471 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4473 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4474 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4475 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4476 given absolute address. The only instructions you can use in this
4477 mode are the \c{RESB} family.
4479 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4481 \c absolute 0x1A
4483 \c     kbuf_chr    resw    1
4484 \c     kbuf_free   resw    1
4485 \c     kbuf        resw    16
4487 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4488 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4489 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4491 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4492 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4494 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4495 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4497 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4498 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4499 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4500 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4502 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4504 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4506 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4507 \c setup:
4508 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4510 \c absolute setup
4512 \c runtimevar1     resw    1
4513 \c runtimevar2     resd    20
4515 \c tsr_end:
4517 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4518 after the setup has finished running, the space it took up can be
4519 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4520 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4521 needs to be made resident.
4524 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4526 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4527 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4528 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4529 defined in some other module and needs to be referred to by this
4530 one. Not every object-file format can support external variables:
4531 the \c{bin} format cannot.
4533 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4534 argument is the name of a symbol:
4536 \c extern  _printf
4537 \c extern  _sscanf,_fscanf
4539 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4540 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4541 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4542 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4543 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4544 by means of the directive
4546 \c extern  _variable:wrt dgroup
4548 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4549 only in that it can take only one argument at a time: the support
4550 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4552 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4553 will quietly ignore the second and later redeclarations.
4555 If a variable is declared both \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, or if it is
4556 declared as \c{EXTERN} and then defined, it will be treated as
4557 \c{GLOBAL}. If a variable is declared both as \c{COMMON} and
4558 \c{EXTERN}, it will be treated as \c{COMMON}.
4561 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4563 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4564 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4565 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4566 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4567 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4569 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4570 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4571 \c{GLOBAL} directive. For example:
4573 \c global _main
4574 \c _main:
4575 \c         ; some code
4577 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4578 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4579 example, lets you specify whether global data items are functions or
4580 data:
4582 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4584 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4585 user-level form only in that it can take only one argument at a
4586 time.
4589 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4591 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4592 A common variable is much like a global variable declared in the
4593 uninitialized data section, so that
4595 \c common  intvar  4
4597 is similar in function to
4599 \c global  intvar
4600 \c section .bss
4602 \c intvar  resd    1
4604 The difference is that if more than one module defines the same
4605 common variable, then at link time those variables will be
4606 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4607 at the same piece of memory.
4609 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4610 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4611 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4612 specify the alignment requirements of a common variable:
4614 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4615 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4617 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4618 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4619 only one argument at a time.
4621 \H{static} \i\c{STATIC}: Local Symbols within Modules
4623 Opposite to \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, \c{STATIC} is local symbol, but
4624 should be named according to the global mangling rules (named by
4625 analogy with the C keyword \c{static} as applied to functions or
4626 global variables).
4628 \c static foo
4629 \c foo:
4630 \c          ; codes
4632 Unlike \c{GLOBAL}, \c{STATIC} does not allow object formats to accept
4633 private extensions mentioned in \k{global}.
4635 \H{mangling} \i\c{(G|L)PREFIX}, \i\c{(G|L)POSTFIX}: Mangling Symbols
4637 \c{PREFIX}, \c{GPREFIX}, \c{LPREFIX}, \c{POSTFIX}, \c{GPOSTFIX}, and
4638 \c{LPOSTFIX} directives can prepend or append the given argument to
4639 a certain type of symbols. The directive should be as a preprocess
4640 statement. Each usage is:
4642 \b\c{PREFIX}|\c{GPREFIX}: Prepend the argument to all \c{EXTERN}
4643 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols
4645 \b\c{LPREFIX}: Prepend the argument to all other symbols
4646 such as Local Labels, and backend defined symbols
4648 \b\c{POSTFIX}|\c{GPOSTFIX}: Append the argument to all \c{EXTERN}
4649 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols
4651 \b\c{LPOSTFIX}: Append the argument to all other symbols
4652 such as Local Labels, and backend defined symbols
4654 This is a macro implemented as a \c{%pragma}:
4656 \c      %pragma macho lprefix L_
4658 Commandline option is also possible. See also \k{opt-pfix}.
4660 Some toolchains is aware of a particular prefix for its own optimization
4661 options, such as code elimination. For instance, Mach-O backend has a
4662 linker that uses a simplistic naming scheme to chunk up sections into a
4663 meta section. When the \c{subsections_via_symbols} directive
4664 (\k{macho-ssvs}) is declared, each symbol is the start of a
4665 separate block. The meta section is, then, defined to include sections
4666 before the one that starts with a 'L'. \c{LPREFIX} is useful here to mark
4667 all local symbols with the 'L' prefix to be excluded to the meta section.
4668 It converts local symbols compatible with the particular toolchain.
4669 Note that local symbols declared with \c{STATIC} (\k{static})
4670 are excluded from the symbol mangling and also not marked as global.
4673 \H{gen-namespace} \i\c{OUTPUT}, \i\c{DEBUG}: Generic Namespaces
4675 \c{OUTPUT} and \c{DEBUG} are generic \c{%pragma} namespaces that are
4676 supposed to redirect to the current output and debug formats.
4677 For example, when mangling local symbols via the generic namespace:
4679 \c      %pragma output gprefix _
4681 This is useful when the directive is needed to be output format
4682 agnostic.
4684 The example is also euquivalent to this, when the output format is \c{elf}:
4686 \c      %pragma elf gprefix _
4689 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4691 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4692 are available on the specified CPU.
4694 Options are:
4696 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4698 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4700 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4702 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4704 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4706 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4708 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4710 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4712 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4714 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4716 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4718 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4720 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4722 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4724 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4726 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4728 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4730 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4731 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4732 instructions are available.
4735 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4737 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4738 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4739 this behaviour:
4741 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4743 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4745 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4747 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4749 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4751 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4753 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4755 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4756 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4757 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4759 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4760 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4763 \H{asmdir-warning} \i\c{[WARNING]}: Enable or disable warnings
4765 The \c{[WARNING]} directive can be used to enable or disable classes
4766 of warnings in the same way as the \c{-w} option, see \k{opt-w} for
4767 more details about warning classes.
4769 \b \c{[warning +}\e{warning-class}\c{]} enables warnings for
4770    \e{warning-class}.
4772 \b \c{[warning -}\e{warning-class}\c{]} disables warnings for
4773    \e{warning-class}.
4775 \b \c{[warning *}\e{warning-class}\c{]} restores \e{warning-class} to
4776    the original value, either the default value or as specified on the
4777    command line.
4779 \b \c{[warning push]} saves the current warning state on a stack.
4781 \b \c{[warning pop]} restores the current warning state from the stack.
4783 The \c{[WARNING]} directive also accepts the \c{all}, \c{error} and
4784 \c{error=}\e{warning-class} specifiers.
4786 No "user form" (without the brackets) currently exists.
4789 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4791 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4792 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4793 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4794 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4795 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4796 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4798 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4799 output file based on the input file name and the chosen output
4800 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4801 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4802 name, and substituting an extension defined by the output format.
4803 The extensions are given with each format below.
4806 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4808 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4809 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4810 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4811 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4812 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4813 development.
4815 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4816 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4818 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4819 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4820 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4821 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4823 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4824 leaves your file name as it is once the original extension has been
4825 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4826 into a binary file called \c{binprog}.
4829 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4831 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4832 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4833 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4834 the program begins at when it is loaded into memory.
4836 For example, the following code will generate the longword
4837 \c{0x00000104}:
4839 \c         org     0x100
4840 \c         dd      label
4841 \c label:
4843 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4844 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4845 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4846 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4847 offset which is added to all internal address references within the
4848 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4849 does. See \k{proborg} for further comments.
4852 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4853 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4855 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4856 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4857 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4858 end of the section-definition line. For example,
4860 \c section .data   align=16
4862 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4863 aligned on a 16-byte boundary.
4865 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4866 section start address must be forced to zero. The alignment value
4867 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4868 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4871 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4873 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4874 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4876 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4877 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4878 of course).
4880 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4881 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4882 \i\c{start=}.
4884 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4885 for the calculation of all memory references within that section
4886 with \i\c{vstart=}.
4888 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4889 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4890 start address.
4892 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4893 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4894 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4896 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4897 is directed by default into the \c{.text} section.
4899 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4900 by default.
4902 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4903 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4904 has been specified.
4906 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4907 alignment has been specified.
4909 \b Sections may not overlap.
4911 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4912 which may be used in your code.
4914 \S{map}\i{Map Files}
4916 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4917 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4918 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4919 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4920 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4921 brackets must be used.
4924 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4926 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4927 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4928 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4929 similar utilities.
4931 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4932 the \c{ith} file format.
4934 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4937 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4939 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4940 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4941 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4942 similar utilities.
4944 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4945 the \c{srec} file format.
4947 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4950 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4952 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4953 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4954 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4955 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4957 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4959 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4960 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4961 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4962 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4963 file format.
4965 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4966 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4967 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4969 If your source file contains code before specifying an explicit
4970 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4971 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4973 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4974 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4975 address of the segment. So, for example:
4977 \c segment data
4979 \c dvar:   dw      1234
4981 \c segment code
4983 \c function:
4984 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4985 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4986 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4987 \c         ret
4989 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4990 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4991 like
4993 \c extern  foo
4995 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4996 \c       mov   ds,ax
4997 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4998 \c       mov   es,ax
4999 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
5000 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
5003 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
5004 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
5006 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
5007 directive to allow you to specify various properties of the segment
5008 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
5009 end of the segment-definition line. For example,
5011 \c segment code private align=16
5013 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
5014 segment, and requires that the portion of it described in this code
5015 module must be aligned on a 16-byte boundary.
5017 The available qualifiers are:
5019 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
5020 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
5021 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
5022 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
5023 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
5024 than stuck end-to-end.
5026 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
5027 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
5028 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
5029 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
5030 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
5031 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
5032 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
5033 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
5034 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
5036 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
5037 indicates to the linker that segments of the same class should be
5038 placed near each other in the output file. The class name can be any
5039 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
5041 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
5042 as an argument, and provides overlay information to an
5043 overlay-capable linker.
5045 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
5046 the effect of recording the choice in the object file and also
5047 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
5048 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
5050 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
5051 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
5052 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
5053 defines the group if it is not already defined.
5055 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
5056 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
5057 are currently known to make sensible use of this feature;
5058 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
5059 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
5060 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
5062 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
5063 class, no overlay, and \c{USE16}.
5066 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
5068 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
5069 single segment register can be used to refer to all the segments in
5070 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
5071 you can code
5073 \c segment data
5075 \c         ; some data
5077 \c segment bss
5079 \c         ; some uninitialized data
5081 \c group dgroup data bss
5083 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
5084 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
5085 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
5086 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
5087 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
5088 segment register.
5090 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
5091 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
5092 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
5093 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
5094 base rather than the segment base.
5096 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
5097 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5098 segment which is part of more than one group will default to being
5099 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5101 A group does not have to contain any segments; you can still make
5102 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5103 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5104 \c{FLAT} with no segments in it.
5107 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5109 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5110 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5111 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5112 segment, group and symbol names that are written to the object file
5113 to be forced to upper case just before being written. Within a
5114 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5115 be written entirely in upper case if desired.
5117 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5120 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5121 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5123 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5124 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5125 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5126 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5128 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5129 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5130 wish to import and the name of the library you wish to import it
5131 from. For example:
5133 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5135 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5136 known in the library you are importing it from, in case this is not
5137 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5138 once you have imported it. For example:
5140 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5143 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5144 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5146 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5147 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5148 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5149 using the \c{EXPORT} directive.
5151 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5152 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5153 optional second parameter (separated by white space from the first)
5154 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5155 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5156 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5157 off.
5159 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5160 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5161 space. If further parameters are given, the external name must also
5162 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5163 available attributes are:
5165 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5166 resident by the system loader. This is an optimisation for
5167 frequently used symbols imported by name.
5169 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5170 does not make use of any initialized data.
5172 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5173 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5174 between 32-bit and 16-bit segments.
5176 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5177 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5178 the desired number.
5180 For example:
5182 \c     export  myfunc
5183 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5184 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5185 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5188 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5189 Point}
5191 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5192 define the program entry point, where execution will begin when the
5193 program is run. If the object file that defines the entry point is
5194 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5195 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5196 begin.
5199 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5200 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5202 If you declare an external symbol with the directive
5204 \c     extern  foo
5206 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5207 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5208 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5209 \c{foo} you will usually need to do something like
5211 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5212 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5213 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5215 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5216 is going to be accessible from a given segment or group, say
5217 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5218 simply code
5220 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5222 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5223 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5224 alternative form
5226 \c     extern  foo:wrt dgroup
5228 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5229 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5230 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5231 \c{foo wrt dgroup}.
5233 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5234 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5235 your program. It can also be applied to common variables: see
5236 \k{objcommon}.
5239 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5240 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5242 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5243 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5244 specify which your variables should be by the use of the syntax
5246 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5247 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5249 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5250 OMF specification says that they are declared as a number of
5251 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5252 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5253 five-byte elements or one ten-byte element.
5255 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5256 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5257 the variable size, to match when resolving common variables declared
5258 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5259 the element size on your far common variables. This is done by the
5260 following syntax:
5262 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5263 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5265 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5266 keyword is not required when an element size is specified, since
5267 only far commons may have element sizes at all. So the above
5268 declarations could equivalently be
5270 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5271 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5273 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5274 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5275 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5277 \c common  foo     10:wrt dgroup
5278 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5279 \c common  baz     24:wrt data:6
5282 \S{objdepend} Embedded File Dependency Information
5284 Since NASM 2.13.02, \c{obj} files contain embedded dependency file
5285 information.  To suppress the generation of dependencies, use
5287 \c %pragma obj nodepend
5290 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5292 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5293 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5294 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5295 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5297 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5299 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5300 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5301 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5302 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5303 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5304 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5305 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5306 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5309 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5310 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5312 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5313 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5314 and properties of sections you declare. Section types and properties
5315 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5316 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5317 these qualifiers.
5319 The available qualifiers are:
5321 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5322 code section. This marks the section as readable and executable, but
5323 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5324 section is code.
5326 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5327 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5328 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5329 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5331 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5332 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5333 constants in it.
5335 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5336 which is not included in the executable file by the linker, but may
5337 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5338 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5339 linker to interpret the contents of the section as command-line
5340 options.
5342 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5343 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5344 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5345 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5346 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5347 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5348 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5349 for data (and BSS) sections.
5350 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5351 alignment), though the value does not matter.
5353 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5354 qualifiers are:
5356 \c section .text    code  align=16
5357 \c section .data    data  align=4
5358 \c section .rdata   rdata align=8
5359 \c section .bss     bss   align=4
5361 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5363 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5365 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5366 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5367 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5368 designated read-only table and have alleged entry point verified
5369 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5370 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5371 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5372 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5373 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5374 will not be performed for application in question. Table omission is by
5375 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5376 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5377 \c{/safeseh} command line option.
5379 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5380 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5381 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5383 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5385 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5387 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5388 line to source code:
5390 \c $@feat.00 equ 1
5392 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5393 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5394 developer would choose to assign another value in source file, it would
5395 still be perfectly possible.
5397 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5398 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5399 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5400 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5401 table." Its typical use would be:
5403 \c section .text
5404 \c extern  _MessageBoxA@16
5405 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5406 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5407 \c %endif
5408 \c handler:
5409 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5410 \c         push    DWORD caption
5411 \c         push    DWORD text
5412 \c         push    DWORD 0
5413 \c         call    _MessageBoxA@16
5414 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5415 \c                         ; for exception handler
5416 \c         ret
5417 \c global  _main
5418 \c _main:
5419 \c         push    DWORD handler
5420 \c         push    DWORD [fs:0]
5421 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5422 \c         xor     eax,eax
5423 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5424 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5425 \c         add     esp,4
5426 \c         ret
5427 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5428 \c caption:db      'SEGV',0
5430 \c section .drectve info
5431 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5433 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5434 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5435 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5436 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5437 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5438 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5439 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5440 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5441 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5442 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5443 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5444 no notification is provided and user is left with no clue on what
5445 caused application failure.
5447 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5448 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5449 data for "safe exception handler table" causes no backward
5450 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5451 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5453 \S{codeview} Debugging formats for Windows
5454 \I{Windows debugging formats}
5456 The \c{win32} and \c{win64} formats support the Microsoft CodeView
5457 debugging format.  Currently CodeView version 8 format is supported
5458 (\i\c{cv8}), but newer versions of the CodeView debugger should be
5459 able to handle this format as well.
5462 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5464 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5465 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5466 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5467 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5468 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5470 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5472 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5473 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5474 references. Consider a switch dispatch table:
5476 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5477 \c         ...
5478 \c dsptch: dq      case0
5479 \c         dq      case1
5480 \c         ...
5482 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5483 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5485 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5487 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5489 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5490 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5492 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5493 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5494 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5495 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5496 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5497 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5498 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5499 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5500 But no worry, it's trivial to fix:
5502 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5503 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5504 \c         jmp     rbx
5505 \c         ...
5506 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5507 \c         dq      case1-dsptch
5508 \c         ...
5510 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5511 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5512 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5513 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5514 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5515 these image-relative references:
5517 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5518 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5519 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5520 \c         add     rbx,rax
5521 \c         jmp     rbx
5522 \c         ...
5523 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5524 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5526 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5527 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5528 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5529 become apparent in next paragraph.
5531 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5532 operand only:
5534 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5535 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5536 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5537 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5539 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5541 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5542 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5543 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5544 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5545 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5546 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5547 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5548 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5549 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5550 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5551 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5552 top of the stack.
5554 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5555 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5556 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5557 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5558 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5559 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5560 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5561 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5562 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5563 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5564 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5565 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5566 copying caller's return address to the top of stack and this would
5567 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5568 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5569 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5570 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5571 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5572 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5573 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5574 no, no trace of failure is left.
5576 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5577 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5578 is checked for presence of reference to custom language-specific
5579 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5580 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5581 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5582 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5583 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5584 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5585 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5586 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5587 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5588 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5589 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5590 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5591 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5592 terminating the application.
5594 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5595 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5596 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5597 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5598 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5599 leaf function:
5601 \c default rel
5602 \c section .text
5603 \c extern  MessageBoxA
5604 \c handler:
5605 \c         sub     rsp,40
5606 \c         mov     rcx,0
5607 \c         lea     rdx,[text]
5608 \c         lea     r8,[caption]
5609 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5610 \c         call    MessageBoxA
5611 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5612 \c                         ; for exception handler
5613 \c         add     rsp,40
5614 \c         ret
5615 \c global  main
5616 \c main:
5617 \c         xor     rax,rax
5618 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5619 \c         ret
5620 \c main_end:
5621 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5622 \c caption:db      'SEGV',0
5624 \c section .pdata  rdata align=4
5625 \c         dd      main wrt ..imagebase
5626 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5627 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5628 \c section .xdata  rdata align=8
5629 \c xmain:  db      9,0,0,0
5630 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5631 \c section .drectve info
5632 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5634 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5635 start and end addresses of function" along with reference to associated
5636 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5637 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5638 designated exception handler. References are \e{required} to be
5639 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5640 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5641 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5642 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5643 references, not only above listed required ones, placed into these two
5644 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5645 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5646 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5647 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5649 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5650 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5651 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5652 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5653 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5654 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5655 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5656 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5657 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5658 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5659 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5660 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5661 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5662 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5663 unwinding procedure. Consider following example:
5665 \c function:
5666 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5667 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5668 \c         push    rbx
5669 \c         push    rbp
5670 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5671 \c         sub     r11,rcx
5672 \c         and     r11,-64
5673 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5674 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5675 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5676 \c magic_point:
5677 \c         ...
5678 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5679 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5680 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5681 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5682 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5683 \c         ret
5685 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5686 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5687 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5688 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5689 custom language-specific exception handler would look like this:
5691 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5692 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5693 \c {   ULONG64 *rsp;
5694 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5695 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5696 \c     else
5697 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5698 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5699 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5700 \c         context->R15 = rsp[-1];
5701 \c     }
5702 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5704 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5705 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5706 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5707 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5708 \c     return ExceptionContinueSearch;
5709 \c }
5711 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5712 structure does not have to contain any information about stack frame
5713 and its layout.
5715 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5717 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5718 linking with the \i{DJGPP} linker.
5720 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5722 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5723 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5724 the \c{info} section type are not supported.
5726 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5728 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces Mach-O
5729 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5730 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5732 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5734 \S{machosect} \c{macho} extensions to the \c{SECTION} Directive
5735 \I{SECTION, macho extensions to}
5737 The \c{macho} output format specifies section names in the format
5738 "\e{segment}\c{,}\e{section}".  No spaces are allowed around the
5739 comma.  The following flags can also be specified:
5741 \b \c{data} - this section contains initialized data items
5743 \b \c{code} - this section contains code exclusively
5745 \b \c{mixed} - this section contains both code and data
5747 \b \c{bss} - this section is uninitialized and filled with zero
5749 \b \c{zerofill} - same as \c{bss}
5751 \b \c{no_dead_strip} - inhibit dead code stripping for this section
5753 \b \c{live_support} - set the live support flag for this section
5755 \b \c{strip_static_syms} - strip static symbols for this section
5757 \b \c{debug} - this section contains debugging information
5759 \b \c{align=}\e{alignment} - specify section alignment
5761 The default is \c{data}, unless the section name is \c{__text} or
5762 \c{__bss} in which case the default is \c{text} or \c{bss},
5763 respectively.
5765 For compatibility with other Unix platforms, the following standard
5766 names are also supported:
5768 \c .text    = __TEXT,__text  text
5769 \c .rodata  = __DATA,__const data
5770 \c .data    = __DATA,__data  data
5771 \c .bss     = __DATA,__bss   bss
5773 If the \c{.rodata} section contains no relocations, it is instead put
5774 into the \c{__TEXT,__const} section unless this section has already
5775 been specified explicitly.  However, it is probably better to specify
5776 \c{__TEXT,__const} and \c{__DATA,__const} explicitly as appropriate.
5778 \S{machotls} \i{Thread Local Storage in Mach-O}\I{TLS}: \c{macho} special
5779 symbols and \i\c{WRT}
5781 Mach-O defines the following special symbols that can be used on the
5782 right-hand side of the \c{WRT} operator:
5784 \b \c{..tlvp} is used to specify access to thread-local storage.
5786 \b \c{..gotpcrel} is used to specify references to the Global Offset
5787    Table.  The GOT is supported in the \c{macho64} format only.
5789 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{subsections_via_symbols}
5791 The directive \c{subsections_via_symbols} sets the
5792 \c{MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS} flag in the Mach-O header, that effectively
5793 separates a block (or a subsection) based on a symbol. It is often used
5794 for eliminating dead codes by a linker.
5796 This directive takes no arguments.
5798 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5799 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5800 non-Mach-O builds of the same source code:
5802 \c      %pragma macho subsections_via_symbols
5804 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{no_dead_strip}
5806 The directive \c{no_dead_strip} sets the Mach-O \c{SH_NO_DEAD_STRIP}
5807 section flag on the section containing a a specific symbol.  This
5808 directive takes a list of symbols as its arguments.
5810 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5811 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5812 non-Mach-O builds of the same source code:
5814 \c      %pragma macho no_dead_strip symbol...
5816 \S{macho-pext} \c{macho} specific extensions to the \c{GLOBAL}
5817 Directive: \i\c{private_extern}
5819 The directive extension to \c{GLOBAL} marks the symbol with limited
5820 global scope. For example, you can specify the global symbol with
5821 this extension:
5823 \c global foo:private_extern
5824 \c foo:
5825 \c          ; codes
5827 Using with static linker will clear the private extern attribute.
5828 But linker option like \c{-keep_private_externs} can avoid it.
5830 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5831 Format} Object Files
5833 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
5834 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
5835 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
5836 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf} provides a default output
5837 file-name extension of \c{.o}.  \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5839 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
5840 ABI with the CPU in 64-bit mode.
5842 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5844 The ELF header specifies the application binary interface for the
5845 target operating system (OSABI).  This field can be set by using the
5846 \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5847 system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX
5848 System V ABI" (0) which will work on most systems which support ELF.
5850 \S{elfsect} \c{elf} extensions to the \c{SECTION} Directive
5851 \I{SECTION, elf extensions to}
5853 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5854 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5855 and properties of sections you declare. Section types and properties
5856 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5857 names}, but may still be
5858 overridden by these qualifiers.
5860 The available qualifiers are:
5862 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5863 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5864 which is not, such as an informational or comment section.
5866 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5867 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5868 which should not.
5870 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5871 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5872 not.
5874 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5875 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5876 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5877 contents given, such as a BSS section.
5879 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5880 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5881 requirements of the section.
5883 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5884 thread local variables.
5886 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5887 qualifiers are:
5889 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5890 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5892 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5893 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5894 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5895 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5896 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5897 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5898 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5899 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5900 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5901 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5902 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5904 (Any section name other than those in the above table
5905  is treated by default like \c{other} in the above table.
5906  Please note that section names are case sensitive.)
5909 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{macho} Special
5910 Symbols and \i\c{WRT}
5912 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5913 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5914 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5915 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5916 types.
5918 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5919 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5920 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5921 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5923 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5924 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5925 beginning of the current section to the global offset table.
5926 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5927 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5928 result to get the real address of the GOT.
5930 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5931 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5932 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5933 would give the real address of the location you wanted.
5935 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5936 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5937 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5938 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5939 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5940 address of the symbol.
5942 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5943 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5944 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5945 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5946 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5947 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5948 entries absolutely.
5950 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5951 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5952 relative to the start of the section and then adding on the offset
5953 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5954 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5955 peculiarity of the dynamic linker.
5957 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5958 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5960 \S{elftls} \i{Thread Local Storage in ELF}\I{TLS}: \c{elf} Special
5961 Symbols and \i\c{WRT}
5963 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5964 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5965 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5966 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5967 of the symbol with code such as:
5969 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5970 \c        mov  [gs:eax],ebx
5973 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
5974 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5975 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5976 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5977 of the symbol with code such as:
5979 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5980 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5983 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5984 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5986 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5987 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5988 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5989 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5990 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5991 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5992 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5993 to specify these features.
5995 You can specify whether a global variable is a function or a data
5996 object by suffixing the name with a colon and the word
5997 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5998 \c{data}.) For example:
6000 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
6002 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
6003 \c{hashtable} as a data object.
6005 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
6006 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
6007 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
6008 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
6010 \c global   hashlookup:function hidden
6012 You can also specify the size of the data associated with the
6013 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
6014 forward references) after the type specifier. Like this:
6016 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
6018 \c hashtable:
6019 \c         db this,that,theother  ; some data here
6020 \c .end:
6022 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
6023 place that information into the \c{ELF} symbol table.
6025 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
6026 writing shared library code. For more information, see
6027 \k{picglobal}.
6030 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
6031 \I{COMMON, elf extensions to}
6033 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
6034 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
6035 common variables. This is done by putting a number (which must be a
6036 power of two) after the name and size of the common variable,
6037 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
6038 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
6040 \c common  dwordarray 128:4
6042 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
6043 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
6046 \S{elf16} 16-bit code and ELF
6047 \I{ELF, 16-bit code and}
6049 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
6050 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
6051 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
6052 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
6053 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
6054 these relocations is generated.
6056 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
6057 \I{ELF, Debug formats and}
6059 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
6060 Line number information is generated for all executable sections, but please
6061 note that only the ".text" section is executable by default.
6063 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
6065 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
6066 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
6067 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
6068 the magic number in the first four bytes of the file is
6069 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
6070 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
6071 implementation does not.
6073 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6075 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
6076 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
6077 extensions to any standard directives. It supports only the three
6078 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6081 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
6082 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
6084 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
6085 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
6086 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
6087 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
6088 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
6089 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
6090 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
6092 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6094 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
6095 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
6096 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
6097 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
6098 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
6100 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
6101 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
6102 this.
6105 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
6107 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
6108 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
6109 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
6110 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
6111 itself \c{a.out}.
6113 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
6114 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6116 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
6117 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
6118 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
6119 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
6120 only special symbol supported is \c{..start}.
6123 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
6124 Format}
6126 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
6127 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
6128 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
6129 format the internal structure of the assembler.
6131 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
6132 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
6133 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
6134 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
6136 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
6137 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
6138 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
6139 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
6140 execute an RDF executable under Linux.
6142 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
6143 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6146 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
6148 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
6149 library to be linked to the module, either at load time or run time.
6150 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
6151 which is the name of the module:
6153 \c     library  mylib.rdl
6156 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
6158 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
6159 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
6160 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
6161 of current module:
6163 \c     module  mymodname
6165 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
6166 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
6167 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
6169 \c     module  $kernel.core
6172 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6173 rdf extensions to}
6175 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6176 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6177 telling the linker do not strip it from target executable or library
6178 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6179 is a procedure (function) or data object.
6181 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6182 symbol exported:
6184 \c     global  sys_open:export
6186 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6187 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6189 \c     global  sys_open:export proc
6191 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6192 or \i\c{object} to the directive:
6194 \c     global  kernel_ticks:export data
6197 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6198 rdf extensions to}
6200 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6201 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6202 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6203 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6204 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6205 (function) or data object. For example:
6207 \c     library $libc
6208 \c     extern  _open:import
6209 \c     extern  _printf:import proc
6210 \c     extern  _errno:import data
6212 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6213 a hint as to where to find requested symbols.
6216 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6218 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6219 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6220 transactions between the main body of NASM and the output-format
6221 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6222 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6223 of the various requests the main program makes of the output driver,
6224 and in what order they happen.
6226 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6228 \c nasm -f dbg filename.asm
6230 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6231 However, this will not work well on files which were designed for a
6232 different object format, because each object format defines its own
6233 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6234 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6235 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6236 native object format selected:
6238 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6239 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6241 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6242 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6243 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6244 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6245 the final diagnostic output.
6247 This workaround will still typically not work for programs intended
6248 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6249 directives have side effects of defining the segment and group names
6250 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6251 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6252 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6253 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6255 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6256 them all to its output file.
6258 \c{dbg} accepts and logs any \c{%pragma}, but the specific
6259 \c{%pragma}:
6261 \c      %pragma dbg maxdump <size>
6263 where \c{<size>} is either a number or \c{unlimited}, can be used to
6264 control the maximum size for dumping the full contents of a
6265 \c{rawdata} output object.
6268 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6270 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6271 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6272 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6273 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6274 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6277 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6279 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6280 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6281 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6282 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6283 support the \c{.COM} format.
6285 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6286 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
6287 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6288 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6289 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6290 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6291 Yann Guidon for contributing the code for this.
6293 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6294 future releases.
6297 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6299 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6300 by linking \c{.OBJ} files together.
6302 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6303 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6304 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6305 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6306 An LZH archiver can be found at
6307 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6308 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6309 sources) called \i{FREELINK}, available from
6310 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6311 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6312 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6313 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6314 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6316 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6317 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6318 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6319 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6320 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6321 field in the output file header; if more than one defines a start
6322 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6324 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6325 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6326 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6327 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6328 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6329 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6331 \c segment code
6333 \c ..start:
6334 \c         mov     ax,data
6335 \c         mov     ds,ax
6336 \c         mov     ax,stack
6337 \c         mov     ss,ax
6338 \c         mov     sp,stacktop
6340 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6341 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6342 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6343 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6344 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6345 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6346 execute on.
6348 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6349 beginning of this code, which means that will be the entry point
6350 into the resulting executable file.
6352 \c         mov     dx,hello
6353 \c         mov     ah,9
6354 \c         int     0x21
6356 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6357 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6358 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6359 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6361 \c         mov     ax,0x4c00
6362 \c         int     0x21
6364 This terminates the program using another DOS system call.
6366 \c segment data
6368 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6370 The data segment contains the string we want to display.
6372 \c segment stack stack
6373 \c         resb 64
6374 \c stacktop:
6376 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6377 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6378 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6379 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6380 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6381 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6382 type \c{STACK}.
6384 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6385 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6386 world' and then exit.
6389 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6391 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6392 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6393 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6394 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6395 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6396 \c{.EXE} files.
6398 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6399 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6400 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6402 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6403 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6404 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6405 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6406 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6407 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6408 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6409 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6410 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6412 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6413 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6414 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6415 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6416 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6417 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6418 explicitly issue one of your own.
6420 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6421 since this would require a relocation in the header, and things
6422 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6423 base by copying it out of \c{CS} instead.
6425 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6426 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6427 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6428 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6429 \c{EXE_stack 64}.
6431 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6432 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6433 \c{binexe.asm}.
6436 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6438 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6439 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6440 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6441 output format.
6444 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6446 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6447 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6448 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6449 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6450 like
6452 \c         org 100h
6454 \c section .text
6456 \c start:
6457 \c         ; put your code here
6459 \c section .data
6461 \c         ; put data items here
6463 \c section .bss
6465 \c         ; put uninitialized data here
6467 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6468 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6469 you want to and the code will still end up at the front of the file
6470 where it belongs.
6472 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6473 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6474 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6475 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6476 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6477 run.
6479 To assemble the above program, you should use a command line like
6481 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6483 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6484 explicit output file name were specified, so you have to override it
6485 and give the desired file name.
6488 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6490 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6491 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6492 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6493 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6494 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6495 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6496 file.
6498 If you do this, you need to take care of several things:
6500 \b The first object file containing code should start its code
6501 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6502 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6503 segment, so that the linker or converter program does not have to
6504 adjust address references within the file when generating the
6505 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6506 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6507 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6508 in MASM-compatible assemblers.
6510 \b You don't need to define a stack segment.
6512 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6513 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6514 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6515 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6518 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6520 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6521 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6522 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6523 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6524 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6525 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6526 your code segment.
6528 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6529 the various routines inside the driver which do the work. This
6530 structure should be defined at the start of the code segment, even
6531 though it is not actually code.
6533 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6534 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6535 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6536 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6539 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6541 This section covers the basics of writing assembly routines that
6542 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6543 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6544 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6547 \S{16cunder} External Symbol Names
6549 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6550 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6551 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6552 appears in the C program. So, for example, the function a C
6553 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6554 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6555 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6556 not have to worry about name clashes with C symbols.
6558 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6559 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6561 \c %macro  cglobal 1
6563 \c   global  _%1
6564 \c   %define %1 _%1
6566 \c %endmacro
6568 \c %macro  cextern 1
6570 \c   extern  _%1
6571 \c   %define %1 _%1
6573 \c %endmacro
6575 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6576 \c{%rep} construct could solve this.)
6578 If you then declare an external like this:
6580 \c cextern printf
6582 then the macro will expand it as
6584 \c extern  _printf
6585 \c %define printf _printf
6587 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6588 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6590 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6591 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6592 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6594 Also see \k{opt-pfix}.
6596 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6598 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6599 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6600 writing for. This means you have to keep track of the following
6601 things:
6603 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6604 functions are near. This means that function pointers, when stored
6605 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6606 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6607 never changes its value, and always gives the segment part of the
6608 full function address), and that functions are called using ordinary
6609 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6610 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6611 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6612 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6614 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6615 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6616 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6617 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6618 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6619 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6620 \c{CALL FAR} to call external routines.
6622 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6623 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6624 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6625 segment part of the full data item address).
6627 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6628 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6629 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6630 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6631 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6632 pointers you are passed.
6634 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6635 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6636 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6637 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6638 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6640 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6641 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6642 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6643 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6644 and global data items can both be accessed easily without changing
6645 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6646 segments. However, some memory models (though not the standard
6647 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6648 same value to be removed. Be careful about functions' local
6649 variables in this latter case.
6651 In models with a single code segment, the segment is called
6652 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6653 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6654 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6655 called \i\c{_DATA}.
6658 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6660 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6661 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6662 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6663 doing the calling and the function which gets called.
6665 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6666 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6667 argument specified to the function is pushed last).
6669 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6670 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6671 memory model.
6673 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6674 actually necessary, in functions which do not need to access their
6675 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6676 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6677 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6678 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6679 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6680 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6682 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6683 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6684 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6685 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6686 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6687 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6688 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6689 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6690 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6691 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6692 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6693 parameters in reverse order means that the function knows where to
6694 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6695 remaining ones.
6697 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6698 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6699 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6701 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6702 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6703 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6704 compiler) returned in \c{ST0}.
6706 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6707 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6708 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6709 memory model.
6711 \b When the caller regains control from the callee, the function
6712 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6713 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6714 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6715 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6716 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6717 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6718 removing.
6720 It is instructive to compare this calling convention with that for
6721 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6722 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6723 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6724 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6725 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6726 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6727 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6728 which means that a compiler can give better guarantees about
6729 sequence points without performance suffering.
6731 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6732 The following example is for small model:
6734 \c global  _myfunc
6736 \c _myfunc:
6737 \c         push    bp
6738 \c         mov     bp,sp
6739 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6740 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6742 \c         ; some more code
6744 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6745 \c         pop     bp
6746 \c         ret
6748 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6749 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6750 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6751 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6752 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6753 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6755 At the other end of the process, to call a C function from your
6756 assembly code, you would do something like this:
6758 \c extern  _printf
6760 \c       ; and then, further down...
6762 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6763 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6764 \c       call    _printf
6765 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6767 \c       ; then those data items...
6769 \c segment _DATA
6771 \c myint         dw    1234
6772 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6774 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6775 code
6777 \c     int myint = 1234;
6778 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6780 In large model, the function-call code might look more like this. In
6781 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6782 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6783 it first.
6785 \c       push    word [myint]
6786 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6787 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6788 \c       call    far _printf
6789 \c       add    sp,byte 6
6791 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6792 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6793 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6794 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6795 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6796 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6797 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6798 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6799 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6800 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6801 word of parameters.
6804 \S{16cdata} Accessing Data Items
6806 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6807 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6808 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6809 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6810 accessed from assembler as
6812 \c extern _i
6814 \c         mov ax,[_i]
6816 And to declare your own integer variable which C programs can access
6817 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6818 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6820 \c global  _j
6822 \c _j      dw      0
6824 To access a C array, you need to know the size of the components of
6825 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6826 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6827 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6828 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6829 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6830 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6831 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6833 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6834 the base of the structure to the field you are interested in. You
6835 can either do this by converting the C structure definition into a
6836 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6837 one offset and using just that.
6839 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6840 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6841 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6842 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6843 Typically, you might find that a structure like
6845 \c struct {
6846 \c     char c;
6847 \c     int i;
6848 \c } foo;
6850 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6851 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6852 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6853 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6854 out how your own compiler does it.
6857 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6859 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6860 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6861 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6862 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6863 the work involved in keeping track of the calling convention.
6865 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6866 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6868 An example of an assembly function using the macro set is given
6869 here:
6871 \c proc    _nearproc
6873 \c %$i     arg
6874 \c %$j     arg
6875 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6876 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6877 \c         add     ax,[bx]
6879 \c endproc
6881 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6882 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6883 integer. It returns \c{i + *j}.
6885 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6886 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6887 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6888 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6889 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6890 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6891 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6893 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6894 compact-model code) by default. You can have it generate far
6895 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6896 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6897 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6898 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6899 dependency on whether data pointers are far or not.
6901 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6902 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6903 many function parameters will be of type \c{int}.
6905 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6907 \c %define FARCODE
6909 \c proc    _farproc
6911 \c %$i     arg
6912 \c %$j     arg     4
6913 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6914 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6915 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6916 \c         add     ax,[bx]
6918 \c endproc
6920 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6921 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6922 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6925 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6927 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6928 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6930 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6931 not required for Pascal.
6933 \b The memory model is always large: functions are far, data
6934 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6935 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6936 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6937 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6938 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6939 data declared in a Pascal program goes into the default data
6940 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6941 when control is passed to your assembly code. The only things that
6942 do not live in the default data segment are local variables (they
6943 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6944 data \e{pointers}, however, are far.
6946 \b The function calling convention is different - described below.
6948 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6950 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6951 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6952 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6955 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6957 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6958 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6959 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6960 used to denote the function doing the calling and the function which
6961 gets called.
6963 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6964 after another, in normal order (left to right, so that the first
6965 argument specified to the function is pushed first).
6967 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6968 control to the callee.
6970 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6971 actually necessary, in functions which do not need to access their
6972 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6973 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6974 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6975 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6976 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6977 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6979 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6980 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6981 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6982 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6983 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6984 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6985 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6987 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6988 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6989 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6991 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6992 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6993 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6994 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6995 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6996 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6997 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6998 places the returned string value at that location. The pointer is
6999 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
7000 \c{RETF} instruction.
7002 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
7003 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7004 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
7005 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
7006 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
7007 to be removed from the stack as a side effect of the return
7008 instruction.
7010 \b When the caller regains control from the callee, the function
7011 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
7012 do nothing further.
7014 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
7015 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
7017 \c global  myfunc
7019 \c myfunc: push    bp
7020 \c         mov     bp,sp
7021 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
7022 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
7023 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
7025 \c         ; some more code
7027 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
7028 \c         pop     bp
7029 \c         retf    4               ; total size of params is 4
7031 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
7032 assembly code, you would do something like this:
7034 \c extern  SomeFunc
7036 \c        ; and then, further down...
7038 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
7039 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
7040 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
7041 \c        call   far SomeFunc
7043 This is equivalent to the Pascal code
7045 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
7046 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
7049 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
7050 Name Restrictions
7052 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
7053 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
7054 reading and understanding the various information contained in a
7055 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
7056 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
7057 restrictions:
7059 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
7060 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
7062 \b initialized data must be in a segment whose name is either
7063 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
7065 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
7066 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
7068 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
7069 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
7072 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
7074 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
7075 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
7076 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
7077 definition ensures that functions are far (it implies
7078 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
7079 generated with an operand.
7081 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
7082 argument offsets; you must declare your function's arguments in
7083 reverse order. For example:
7085 \c %define PASCAL
7087 \c proc    _pascalproc
7089 \c %$j     arg 4
7090 \c %$i     arg
7091 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7092 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7093 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
7094 \c         add     ax,[bx]
7096 \c endproc
7098 This defines the same routine, conceptually, as the example in
7099 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
7100 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
7101 and the contents of the pointer. The only difference between this
7102 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
7103 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
7104 reverse order.
7107 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
7109 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
7110 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
7111 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
7112 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
7113 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
7114 shared libraries.
7116 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
7117 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
7118 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
7119 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
7120 address space no matter what segment you work relative to, and that
7121 you should ignore all segment registers completely. When writing
7122 flat-model application code, you never need to use a segment
7123 override or modify any segment register, and the code-section
7124 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
7125 space as the data-section addresses you access your variables by and
7126 the stack-section addresses you access local variables and procedure
7127 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
7128 offset part.
7131 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
7133 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
7134 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
7135 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
7138 \S{32cunder} External Symbol Names
7140 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
7141 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
7142 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7143 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
7144 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
7145 underscore on their assembly-language names.
7147 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
7148 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
7149 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
7150 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
7151 though, the leading underscore should not be used.
7153 See also \k{opt-pfix}.
7155 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
7157 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
7158 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
7159 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
7160 the function doing the calling and the function which gets called.
7162 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7163 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7164 argument specified to the function is pushed last).
7166 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
7167 control to the callee.
7169 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7170 actually necessary, in functions which do not need to access their
7171 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
7172 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
7173 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
7174 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
7175 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
7176 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7178 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7179 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7180 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7181 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7182 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7183 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7184 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7185 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7186 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7187 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7188 and type of the remaining ones.
7190 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7191 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7192 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7194 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7195 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7196 of the value. Floating-point results are typically returned in
7197 \c{ST0}.
7199 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7200 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7201 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7203 \b When the caller regains control from the callee, the function
7204 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7205 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7206 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7207 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7208 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7209 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7210 removing.
7212 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7213 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7214 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7215 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7216 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7217 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7218 still pushed in right-to-left order.
7220 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7222 \c global  _myfunc
7224 \c _myfunc:
7225 \c         push    ebp
7226 \c         mov     ebp,esp
7227 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7228 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7230 \c         ; some more code
7232 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7233 \c         ret
7235 At the other end of the process, to call a C function from your
7236 assembly code, you would do something like this:
7238 \c extern  _printf
7240 \c         ; and then, further down...
7242 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7243 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7244 \c         call    _printf
7245 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7247 \c         ; then those data items...
7249 \c segment _DATA
7251 \c myint       dd   1234
7252 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7254 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7256 \c     int myint = 1234;
7257 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7260 \S{32cdata} Accessing Data Items
7262 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7263 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7264 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7265 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7266 accessed from assembler as
7268 \c           extern _i
7269 \c           mov eax,[_i]
7271 And to declare your own integer variable which C programs can access
7272 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7273 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7275 \c           global _j
7276 \c _j        dd 0
7278 To access a C array, you need to know the size of the components of
7279 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7280 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7281 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7282 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7283 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7284 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7285 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7286 are also 4 bytes long.
7288 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7289 the base of the structure to the field you are interested in. You
7290 can either do this by converting the C structure definition into a
7291 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7292 one offset and using just that.
7294 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7295 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7296 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7297 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7298 Typically, you might find that a structure like
7300 \c struct {
7301 \c     char c;
7302 \c     int i;
7303 \c } foo;
7305 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7306 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7307 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7308 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7309 out how your own compiler does it.
7312 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7314 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7315 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7316 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7317 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7318 the work involved in keeping track of the calling convention.
7320 An example of an assembly function using the macro set is given
7321 here:
7323 \c proc    _proc32
7325 \c %$i     arg
7326 \c %$j     arg
7327 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7328 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7329 \c         add     eax,[ebx]
7331 \c endproc
7333 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7334 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7335 integer. It returns \c{i + *j}.
7337 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7338 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7339 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7340 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7341 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7342 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7343 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7345 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7346 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7347 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7350 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7351 Libraries}
7353 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7354 because it contains support for \i{position-independent code}
7355 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7356 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7357 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7359 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7360 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7361 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7362 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7364 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7365 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7366 of the running process. The contents of the library's code section
7367 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7369 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7370 this:
7372 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7374 Instead, the linker provides an area of memory called the
7375 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7376 constant distance from your library's code, so if you can find out
7377 where your library is loaded (which is typically done using a
7378 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7379 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7380 linker-generated entries in the GOT.
7382 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7383 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7384 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7385 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7386 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7387 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7390 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7392 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7393 external symbol:
7395 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7396 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7398 At the beginning of any function in your shared library which plans
7399 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7400 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7401 in this form:
7403 \c func:   push    ebp
7404 \c         mov     ebp,esp
7405 \c         push    ebx
7406 \c         call    .get_GOT
7407 \c .get_GOT:
7408 \c         pop     ebx
7409 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7411 \c         ; the function body comes here
7413 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7414 \c         mov     esp,ebp
7415 \c         pop     ebp
7416 \c         ret
7418 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7419 second leading underscore.)
7421 The first two lines of this function are simply the standard C
7422 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7423 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7424 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7425 libraries use this register to store the address of the GOT.
7427 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7428 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7429 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7430 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7431 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7432 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7433 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7434 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7435 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7436 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7437 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7438 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7439 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7440 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7441 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7442 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7444 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7445 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7446 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7448 \c %macro  get_GOT 0
7450 \c         call    %%getgot
7451 \c   %%getgot:
7452 \c         pop     ebx
7453 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7455 \c %endmacro
7457 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7459 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7460 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7461 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7462 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7463 way this works is like this:
7465 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7467 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7468 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7469 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7470 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7472 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7473 them, they are shared between code modules in the library, but do
7474 not get exported from the library to the program that loaded it.
7475 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7476 can access them in the same way as local variables, using the above
7477 \c{..gotoff} mechanism.
7479 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7480 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7481 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7484 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7486 If your library needs to get at an external variable (external to
7487 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7488 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7489 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7490 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7491 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7492 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7493 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7494 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7495 you would code
7497 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7499 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7500 linker, when it builds the shared library, collects together every
7501 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7502 has every necessary entry present.
7504 Common variables must also be accessed in this way.
7507 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7509 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7510 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7511 you have to give the size of the data item. This is because the
7512 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7513 entries for any exported functions, and also moves exported data
7514 items away from the library's data section in which they were
7515 declared.
7517 So to export a function to users of the library, you must use
7519 \c global  func:function           ; declare it as a function
7521 \c func:   push    ebp
7523 \c         ; etc.
7525 And to export a data item such as an array, you would have to code
7527 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7529 \c array:  resd    128
7530 \c .end:
7532 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7533 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7534 end up living in the data section of the main program, rather than
7535 in your library's data section, where you declared it. So you will
7536 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7537 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7538 effectively, it has become).
7540 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7541 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7542 sort of code:
7544 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7546 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7547 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7548 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7549 pointing at your data section instead of at the exported global
7550 which resides elsewhere.
7552 Instead of the above code, then, you must write
7554 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7556 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7557 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7558 at that address, rather than just relocating by section base.
7560 Either method will work for functions: referring to one of your
7561 functions by means of
7563 \c funcptr:        dd      my_function
7565 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7567 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
7569 will give the address of the procedure linkage table for the
7570 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7571 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7574 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7576 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7577 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7578 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7579 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7580 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7581 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7582 in the main program can be transparently passed off to their real
7583 destinations.
7585 To call an external routine, you must use another special PIC
7586 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7587 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7588 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7589 ..plt}.
7592 \S{link} Generating the Library File
7594 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7595 you then generate your shared library with a command such as
7597 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7598 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7600 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7601 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7602 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7603 library file name, with a version number, into the library:
7605 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7607 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7608 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7611 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7613 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7614 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7615 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7616 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7617 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7618 one, or jumps between different-size segments.
7621 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7623 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7624 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7625 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7626 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7627 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7628 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7629 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7630 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7632 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7633 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7634 segment, so just coding, for example,
7636 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7638 will not work, since the offset part of the address will be
7639 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7640 one.
7642 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7643 generate the required instruction by coding it manually, using
7644 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7645 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7647 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7649 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7650 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7651 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7652 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7653 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7654 segment to a 32-bit one.
7656 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7657 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7659 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7661 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7662 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7663 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7666 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7667 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7669 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7670 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7671 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7672 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7673 32-bit segment, or vice versa.
7675 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7676 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7677 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7678 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7680 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7681 the address, since any effective address containing a 32-bit
7682 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7684 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7685 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7687 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7688 instruction and a register) if you already know the precise offset
7689 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7690 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7691 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7693 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7694 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7696 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7698 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7699 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7700 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7702 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7704 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7705 which controls the size of the data stored at the address, with the
7706 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7707 address itself. The two can quite easily be different:
7709 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7711 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7712 offset.
7714 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7715 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7717 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7719 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7720 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7721 offset), and calls that address.
7724 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7726 The other way you might want to access data might be using the
7727 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7728 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7729 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7730 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7732 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7733 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7734 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7735 desired address into \c{ESI} and then code
7737 \c         a32     lodsb
7739 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7740 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7741 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7742 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7744 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7745 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7746 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7747 instructions with implicit addressing:
7748 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7749 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7750 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7751 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7752 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7753 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7754 Also, the
7755 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7756 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7757 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7758 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7759 size from the code segment.
7761 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7762 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7763 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7764 give the value of the segment register being manipulated. To force
7765 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7766 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7768 \c         o16 push    ss
7769 \c         o16 push    ds
7771 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7772 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7773 one.
7775 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7776 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7779 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7781 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7782 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7783 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7784 write position-independent code for shared libraries.
7786 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7787 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7788 registers, which still add their bases.
7790 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7791 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7792 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7793 probably desirable to make that the default, using the directive
7794 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7796 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7797 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7798 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7799 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7800 Please see the ABI documentation for your platform.
7802 64-bit platforms differ in the sizes of the C/C++ fundamental
7803 datatypes, not just from 32-bit platforms but from each other.  If a
7804 specific size data type is desired, it is probably best to use the
7805 types defined in the standard C header \c{<inttypes.h>}.
7807 All known 64-bit platforms except some embedded platforms require that
7808 the stack is 16-byte aligned at the entry to a function.  In order to
7809 enforce that, the stack pointer (\c{RSP}) needs to be aligned on an
7810 \c{odd} multiple of 8 bytes before the \c{CALL} instruction.
7812 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7813 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7814 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7815 set to zero.
7817 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7819 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7820 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
7822 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7823 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7824 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7825 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7827 This is consistent with the AMD documentation and most other
7828 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7829 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7830 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7831 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7832 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7833 can be used for this purpose.
7835 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7837 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7838 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7839 immediates to 32 bits.
7841 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7843 \c      MOV reg64,imm64
7845 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7846 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7847 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7848 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7849 immediate as \c{DWORD}:
7851 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7852 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7853 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7854 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7856 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7858 If optimization is enabled and NASM can determine at assembly time
7859 that a shorter instruction will suffice, the shorter instruction will
7860 be emitted unless of course \c{STRICT QWORD} or \c{STRICT DWORD} is
7861 specified (see \k{strict}):
7863 \c      mov rax,1               ; Assembles as "mov eax,1" (5 bytes)
7864 \c      mov rax,strict qword 1  ; Full 10-byte instruction
7865 \c      mov rax,strict dword 1  ; 7-byte instruction
7866 \c      mov rax,symbol          ; 10 bytes, not known at assembly time
7867 \c      lea rax,[rel symbol]    ; 7 bytes, usually preferred by the ABI
7869 Note that \c{lea rax,[rel symbol]} is position-independent, whereas
7870 \c{mov rax,symbol} is not.  Most ABIs prefer or even require
7871 position-independent code in 64-bit mode.  However, the \c{MOV}
7872 instruction is able to reference a symbol anywhere in the 64-bit
7873 address space, whereas \c{LEA} is only able to access a symbol within
7874 within 2 GB of the instruction itself (see below.)
7876 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7877 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7878 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7879 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7880 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7881 displacement size as \c{ABS QWORD}:
7883 \c      default abs
7885 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7886 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7887 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7889 \c      default rel
7891 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7892 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7893 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7894 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7896 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7897 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7899 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7901 On Unix, the 64-bit ABI as well as the x32 ABI (32-bit ABI with the
7902 CPU in 64-bit mode) is defined by the documents at:
7904 \W{http://www.nasm.us/abi/unix64}\c{http://www.nasm.us/abi/unix64}
7906 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7907 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7909 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7910 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7911 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7912 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7913 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7915 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7917 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7918 double}, which is 80 bits (\c{TWORD}) on most platforms (Android is
7919 one exception; there \c{long double} is 64 bits and treated the same
7920 as \c{double}.)  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to
7921 \c{XMM7}; return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed
7922 on the stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7924 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7926 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7928 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7930 \c      void foo(long a, double b, int c)
7932 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7934 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7936 The Win64 ABI is described by the document at:
7938 \W{http://www.nasm.us/abi/win64}\c{http://www.nasm.us/abi/win64}
7940 What follows is a simplified summary.
7942 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7943 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7944 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7945 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7946 use by the function without saving.
7948 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7950 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7951 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7952 return is \c{XMM0} only.
7954 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7956 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7958 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7960 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7962 \C{trouble} Troubleshooting
7964 This chapter describes some of the common problems that users have
7965 been known to encounter with NASM, and answers them.  If you think you
7966 have found a bug in NASM, please see \k{bugs}.
7969 \H{problems} Common Problems
7971 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7973 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7974 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7975 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7976 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7977 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7978 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7979 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7980 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7981 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7984 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7986 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7987 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7988 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7989 longer.
7991 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7992 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7993 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7994 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7995 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7996 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7997 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7998 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7999 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
8000 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
8001 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
8002 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
8005 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
8007 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
8008 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
8009 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
8010 sector, people who are used to MASM tend to code
8012 \c         ORG 0
8014 \c         ; some boot sector code
8016 \c         ORG 510
8017 \c         DW 0xAA55
8019 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
8020 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
8021 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
8023 \c         ORG 0
8025 \c         ; some boot sector code
8027 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8028 \c         DW 0xAA55
8030 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
8031 the output to move the assembly point up to 510. This method also
8032 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
8033 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
8034 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
8035 find out what's wrong with it.
8038 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
8040 The other common problem with the above code is people who write the
8041 \c{TIMES} line as
8043 \c         TIMES 510-$ DB 0
8045 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
8046 the difference between them is also a pure number and can happily be
8047 fed to \c{TIMES}.
8049 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
8050 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
8051 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
8052 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
8053 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
8054 information back to the expression evaluator. So from the
8055 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
8056 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
8057 is also not a pure number, but involves a section base. Values
8058 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
8060 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
8061 line in the form
8063 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8065 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
8066 and so their difference is a pure number. This will solve the
8067 problem and generate sensible code.
8069 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
8071                   The Netwide Disassembler, NDISASM
8073 \H{ndisintro} Introduction
8076 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
8077 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
8078 complete with a full instruction table, and not make as much use of
8079 it as possible, so here's a disassembler which shares the
8080 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
8082 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
8083 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
8084 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
8085 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
8086 disassembles.
8089 \H{ndisrun} Running NDISASM
8091 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
8093 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
8095 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
8096 provided of course that you remember to specify which it is to work
8097 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
8098 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
8100 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
8101 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
8102 summary of command line options.
8105 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
8107 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
8108 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
8109 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
8110 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
8111 this.
8113 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
8114 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
8115 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
8116 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
8117 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
8119 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
8121 \c        ndisasm -o100h filename.com
8123 will do the trick.
8126 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
8128 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
8129 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
8130 will faithfully plough through the data section, producing machine
8131 instructions wherever it can (although most of them will look
8132 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
8133 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
8134 Then it will reach the code section.
8136 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
8137 instruction from part of the data section, and its file position is
8138 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
8139 entirely possible that another spurious instruction will get
8140 generated, starting with the final byte of the data section, and
8141 then the correct first instruction in the code section will not be
8142 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
8143 ideal.
8145 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
8146 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
8147 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8148 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8149 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8150 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8151 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8152 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8153 the instructions in your code section.
8155 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8156 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8157 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8160 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8162 rather than
8164 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8166 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8167 to, just by repeating the \c{-s} option.
8170 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
8171 \I\c{auto-sync}
8173 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8174 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8175 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8176 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8177 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8178 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8179 needed.
8181 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8182 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8183 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8184 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8186 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8187 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8188 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8189 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8190 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8191 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8192 processed, there isn't much it can do about it...)
8194 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8195 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8196 the register contains) or involves a segment address (in which case
8197 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8198 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8200 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8201 points in all the right places, and save you from having to place
8202 any sync points manually. However, it should be stressed that
8203 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8204 you may still have to place some manually.
8206 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8207 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8208 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8209 options.
8211 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8212 fluke, something in your data section should disassemble to a
8213 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8214 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8215 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8216 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8217 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8218 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8219 suppress disassembly of the data area.
8222 \S{ndisother} Other Options
8224 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8225 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8226 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8227 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8229 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8230 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8231 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8232 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8233 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8234 anyway.
8237 \A{inslist} \i{Instruction List}
8239 \H{inslistintro} Introduction
8241 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8242 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8243 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8244  when appropriate, one or more usage flags.
8246 \& inslist.src
8248 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8250 \& changes.src
8252 \A{source} Building NASM from Source
8254 The source code for NASM is available from our website,
8255 \W{http://www.nasm.us/}{http://wwww.nasm.us/}, see \k{website}.
8257 \H{tarball} Building from a Source Archive
8259 The source archives available on the web site should be capable of
8260 building on a number of platforms.  This is the recommended method for
8261 building NASM to support platforms for which executables are not
8262 available.
8264 On a system which has Unix shell (\c{sh}), run:
8266 \c      sh configure
8267 \c      make everything
8269 A number of options can be passed to \c{configure}; see
8270 \c{sh configure --help}.
8272 A set of Makefiles for some other environments are also available;
8273 please see the file \c{Mkfiles/README}.
8275 To build the installer for the Windows platform, you will need the
8276 \i\e{Nullsoft Scriptable Installer}, \i{NSIS}, installed.
8278 To build the documentation, you will need a set of additional tools.
8279 The documentation is not likely to be able to build on non-Unix
8280 systems.
8282 \H{git} Building from the \i\c{git} Repository
8284 The NASM development tree is kept in a source code repository using
8285 the \c{git} distributed source control system.  The link is available
8286 on the website.  This is recommended only to participate in the
8287 development of NASM or to assist with testing the development code.
8289 To build NASM from the \c{git} repository you will need a Perl and, if
8290 building on a Unix system, GNU autoconf.
8292 To build on a Unix system, run:
8294 \c      sh autogen.sh
8296 to create the \c{configure} script and then build as listed above.
8298 \A{contact} Contact Information
8300 \H{website} Website
8302 NASM has a \i{website} at
8303 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}.
8305 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
8306 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
8307 the official web site in source form as well as binaries for a number
8308 of common platforms.
8310 \S{forums} User Forums
8312 Users of NASM may find the Forums on the website useful.  These are,
8313 however, not frequented much by the developers of NASM, so they are
8314 not suitable for reporting bugs.
8316 \S{develcom} Development Community
8318 The development of NASM is coordinated primarily though the
8319 \i\c{nasm-devel} mailing list.  If you wish to participate in
8320 development of NASM, please join this mailing list.  Subscription
8321 links and archives of past posts are available on the website.
8323 \H{bugs} \i{Reporting Bugs}\I{bugs}
8325 To report bugs in NASM, please use the \i{bug tracker} at
8326 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/} (click on "Bug
8327 Tracker"), or if that fails then through one of the contacts in
8328 \k{website}.
8330 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
8331 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
8332 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
8333 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
8334 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
8335 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
8336 there.
8338 If you do report a bug, \e{please} make sure your bug report includes
8339 the following information:
8341 \b What operating system you're running NASM under.  Linux,
8342 FreeBSD, NetBSD, MacOS X, Win16, Win32, Win64, MS-DOS, OS/2, VMS,
8343 whatever.
8345 \b If you compiled your own executable from a source archive, compiled
8346 your own executable from \c{git}, used the standard distribution
8347 binaries from the website, or got an executable from somewhere else
8348 (e.g. a Linux distribution.) If you were using a locally built
8349 executable, try to reproduce the problem using one of the standard
8350 binaries, as this will make it easier for us to reproduce your problem
8351 prior to fixing it.
8353 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
8354 it. Give us the precise command line, and the contents of the
8355 \c{NASMENV} environment variable if any.
8357 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
8358 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
8359 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
8360 got, and the exact linker command line. If the problem involves
8361 linking against object files generated by a compiler, tell us what
8362 compiler, what version, and what command line or options you used.
8363 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
8364 with the command-line version of the compiler.)
8366 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
8367 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
8368 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
8369 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
8370 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
8371 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
8372 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
8373 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
8374 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
8375 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
8376 demonstrate the problem is much easier to work with than a
8377 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
8378 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
8380 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
8381 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
8382 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
8383 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
8384 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
8385 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
8386 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
8387 generating'; `the object file produced from this source code crashes
8388 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
8389 should be 77 instead'.
8391 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
8392 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
8393 generates the same file, or whether the problem is related to
8394 portability issues between our development platforms and yours. We
8395 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
8396 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
8397 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
8398 for us.
8400 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
8401 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
8402 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
8403 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
8404 differently from us.