doc: some more cleanups and detailed specifications
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blob86b2c826ee0ccc6c71dd20fa815cd79bae4b25d3
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2020 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{-L} \c{-L} option
57 \IR{-M} \c{-M} option
58 \IR{-MD} \c{-MD} option
59 \IR{-MF} \c{-MF} option
60 \IR{-MG} \c{-MG} option
61 \IR{-MP} \c{-MP} option
62 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
63 \IR{-MT} \c{-MT} option
64 \IR{-MW} \c{-MW} option
65 \IR{-O} \c{-O} option
66 \IR{-P} \c{-P} option
67 \IR{-U} \c{-U} option
68 \IR{-X} \c{-X} option
69 \IR{-a} \c{-a} option
70 \IR{-d} \c{-d} option
71 \IR{-e} \c{-e} option
72 \IR{-f} \c{-f} option
73 \IR{-g} \c{-g} option
74 \IR{-i} \c{-i} option
75 \IR{-l} \c{-l} option
76 \IR{-o} \c{-o} option
77 \IR{-p} \c{-p} option
78 \IR{-s} \c{-s} option
79 \IR{-u} \c{-u} option
80 \IR{-v} \c{-v} option
81 \IR{-W} \c{-W} option
82 \IR{-Werror} \c{-Werror} option
83 \IR{-Wno-error} \c{-Wno-error} option
84 \IR{-w} \c{-w} 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{%db} \c{%} prefix to \c{DB} lists
92 \IR{%%} \c{%%} operator
93 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
94 \IA{%-1}{%+1}
95 \IR{%0} \c{%0} parameter count
96 \IR{&} \c{&} operator
97 \IR{&&} \c{&&} operator
98 \IR{*} \c{*} operator
99 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
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{==} operator
111 \IR{>} \c{>} operator
112 \IR{>=} \c{>=} operator
113 \IR{>>} \c{>>} operator
114 \IR{>>>} \c{>>>} operator
115 \IR{?db} \c{?}, data syntax
116 \IR{?op} \c{?}, operator
117 \IR{^} \c{^} operator
118 \IR{^^} \c{^^} operator
119 \IR{|} \c{|} operator
120 \IR{||} \c{||} operator
121 \IR{~} \c{~} operator
122 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
123 \IA{%$$}{%$}
124 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
125 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
126 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
127 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
128 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
129 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
130 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
131 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in ELF sections
132 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
133 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of ELF common
134 variables
135 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
136 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
137 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
138 \IR{bin} \c{bin} output format
139 \IR{bitwise and} bitwise AND
140 \IR{bitwise or} bitwise OR
141 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
142 \IR{block ifs} block IFs
143 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
144 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
145 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
146 \IR{bsd} BSD
147 \IR{c calling convention} C calling convention
148 \IR{c symbol names} C symbol names
149 \IA{critical expressions}{critical expression}
150 \IA{command line}{command-line}
151 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
152 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
153 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
154 \IA{character constants}{character constant}
155 \IR{codeview} CodeView debugging format
156 \IR{common object file format} Common Object File Format
157 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
158 in ELF
159 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, ELF extensions to
160 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
161 \IR{declaring structure} declaring structures
162 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
163 \IR{devpac} DevPac
164 \IR{djgpp} DJGPP
165 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
166 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
167 \IR{dos} DOS
168 \IR{dos archive} DOS archive
169 \IR{dos source archive} DOS source archive
170 \IR{dup} \c{DUP}
171 \IA{effective address}{effective addresses}
172 \IA{effective-address}{effective addresses}
173 \IR{elf} ELF
174 \IR{elf, 16-bit code} ELF, 16-bit code
175 \IR{elf, debug formats} ELF, debug formats
176 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
177 \IR{elf32} \c{elf32}
178 \IR{elf64} \c{elf64}
179 \IR{elfx32} \c{elfx32}
180 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
181 \IR{extern, elf extensions to} \c{EXTERN}, \c{elf} extensions to
182 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
183 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
184 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
185 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
186 \IR{freebsd} FreeBSD
187 \IR{freelink} FreeLink
188 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
189 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
190 convention
191 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
192 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, ELF extensions to
193 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
194 \IR{got} GOT
195 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
196 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
197 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
198 \IR{intel number formats} Intel number formats
199 \IR{linux, elf} Linux, ELF
200 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
201 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
202 \IR{logical and} logical AND
203 \IR{logical or} logical OR
204 \IR{logical xor} logical XOR
205 \IR{mach object file format} Mach, object file format
206 \IA{mach-o}{macho}
207 \IR{mach-o} Mach-O, object file format
208 \IR{macho32} \c{macho32}
209 \IR{macho64} \c{macho64}
210 \IR{macos x} MacOS X
211 \IR{masm} MASM
212 \IR{masmdb} MASM, \c{DB} syntax
213 \IA{memory reference}{memory references}
214 \IR{minix} Minix
215 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
216 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
217 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
218 \IR{mmx registers} MMX registers
219 \IA{modr/m}{modr/m byte}
220 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
221 \IR{ms-dos} MS-DOS
222 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
223 \IR{multipush} \c{multipush} macro
224 \IR{nan} NaN
225 \IR{nasm version} NASM version
226 \IR{netbsd} NetBSD
227 \IR{nsis} NSIS
228 \IR{nullsoft scriptable installer} Nullsoft Scriptable Installer
229 \IR{omf} OMF
230 \IR{openbsd} OpenBSD
231 \IR{operating system} operating system
232 \IR{os/2} OS/2
233 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
234 \IR{passes} passes, assembly
235 \IR{perl} Perl
236 \IR{pic} PIC
237 \IR{pharlap} PharLap
238 \IR{plt} PLT
239 \IR{plt} \c{PLT} relocations
240 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
241 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
242 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
243 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
244 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
245 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
246 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
247 Object File Format
248 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
249 \IA{repeating}{repeating code}
250 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in ELF
251 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
252 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
253 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
254 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, ELF extensions to
255 \IR{section, macho extensions to} \c{SECTION}, \c{macho} extensions to
256 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
257 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
258 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
259 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, ELF extensions to
260 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
261 \IR{shift command} \c{shift} command
262 \IA{sib}{sib byte}
263 \IR{sib byte} SIB byte
264 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
265 \IA{sectalign}{sectalign}
266 \IR{solaris x86} Solaris x86
267 \IA{standard section names}{standardized section names}
268 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
269 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
270 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
271 \IR{thread local storage in elf} thread local storage, in ELF
272 \IR{thread local storage in mach-o} thread local storage, in \c{macho}
273 \IR{tlink} \c{TLINK}
274 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
275 \IR{unicode} Unicode
276 \IR{unix} Unix
277 \IR{utf-8} UTF-8
278 \IR{utf-16} UTF-16
279 \IR{utf-32} UTF-32
280 \IA{sco unix}{unix, sco}
281 \IR{unix, sco} Unix, SCO
282 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
283 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
284 \IA{unix system v}{unix, system v}
285 \IR{unix, system v} Unix, System V
286 \IR{unixware} UnixWare
287 \IR{val} VAL
288 \IR{version number of nasm} version number of NASM
289 \IR{visual c++} Visual C++
290 \IR{www page} WWW page
291 \IR{win32} Win32
292 \IR{win32} Win64
293 \IR{windows} Windows
294 \IR{windows 95} Windows 95
295 \IR{windows nt} Windows NT
296 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
297 \# \IC{program entry point}{start point, program}
298 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
299 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
300 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
303 \C{intro} Introduction
305 \H{whatsnasm} What Is NASM?
307 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
308 for portability and modularity. It supports a range of object file
309 formats, including Linux and *BSD \c{a.out}, ELF, Mach-O, 16-bit and
310 32-bit \c{.obj} (OMF) format, COFF (including its Win32 and Win64
311 variants.) It can also output plain binary files, Intel hex and
312 Motorola S-Record formats. Its syntax is designed to be simple and
313 easy to understand, similar to the syntax in the Intel Software
314 Developer Manual with minimal complexity. It supports all currently
315 known x86 architectural extensions, and has strong support for macros.
317 NASM also comes with a set of utilities for handling its own RDOFF2
318 object-file format.
320 \S{legal} \i{License} Conditions
322 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
323 distribution archive, for the license conditions under which you may
324 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
325 known as the simplified BSD license.
327 Copyright 1996-2017 the NASM Authors - All rights reserved.
329 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
330 modification, are permitted provided that the following conditions are
331 met:
333 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
334 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
336 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
337 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
338 documentation and/or other materials provided with the distribution.
340 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
341 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
342 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
343 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
344 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
345 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
346 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
347 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
348 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
349 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
350 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
351 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
352 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
354 \C{running} Running NASM
356 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
358 To assemble a file, you issue a command of the form
360 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
362 For example,
364 \c nasm -f elf myfile.asm
366 will assemble \c{myfile.asm} into an ELF object file \c{myfile.o}. And
368 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
370 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
372 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
373 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
374 to give a listing file name, for example:
376 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
378 To get further usage instructions from NASM, try typing
380 \c nasm -h
382 The option \c{--help} is an alias for the \c{-h} option.
384 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
385 or ELF, type
387 \c file nasm
389 (in the directory in which you put the NASM binary when you
390 installed it). If it says something like
392 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
394 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
395 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
397 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
399 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
400 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
401 and are rare these days.)
403 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
404 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
405 messages.
408 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
410 NASM will normally choose the name of your output file for you;
411 precisely how it does this is dependent on the object file format.
412 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
413 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
414 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
415 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
416 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
417 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
418 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
419 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
420 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
422 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
423 has the same name as the input file, in which case it will give a
424 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
426 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
427 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
428 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
429 with the name you wish for the output file, either with or without
430 an intervening space. For example:
432 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
433 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
435 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
436 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
439 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
441 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
442 output file format for you itself. In the distribution versions of
443 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
444 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
445 choose what you want the default to be.
447 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
448 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
450 A complete list of the available output file formats can be given by
451 issuing the command \i\c{nasm -h}.
454 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
456 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
457 optional space) by a file name, NASM will generate a
458 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
459 code are listed on the left, and the actual source code, with
460 expansions of multi-line macros (except those which specifically
461 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
462 right. For example:
464 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
466 If a list file is selected, you may turn off listing for a
467 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
468 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
469 form" (without the brackets). This can be used to list only
470 sections of interest, avoiding excessively long listings.
472 \S{opt-L} The \i\c{-L} Option: Additional or Modified Listing Info
474 Use this option to specify listing output details.
476 Supported options are:
478 \b \c{-Lb} show builtin macro packages (standard and \c{%use})
480 \b \c{-Ld} show byte and repeat counts in decimal, not hex
482 \b \c{-Le} show the preprocessed input
484 \b \c{-Lf} ignore \c{.nolist} and force listing output
486 \b \c{-Lm} show multi-line macro calls with expanded parameters
488 \b \c{-Lp} output a list file in every pass, in case of errors
490 \b \c{-Ls} show all single-line macro definitions
492 \b \c{-Lw} flush the output after every line (very slow!)
494 \b \c{-L+} enable \e{all} listing options
496 These options can be enabled or disabled at runtime using the
497 \c{%pragma list options} directive:
499 \c %pragma list options [+|-]flags...
501 For example, to turn on the \c{d} and \c{m} flags but disable the
502 \c{s} flag:
504 \c %pragma list options +dm -s
506 For forward compatility reasons, an undefined flag will be
507 ignored. Thus, a new flag introduced in a newer version of NASM can be
508 specified without breaking older versions. Listing flags will always
509 be a single alphanumeric character and are case sensitive.
511 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
513 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
514 This can be redirected to a file for further processing. For example:
516 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
519 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
521 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
522 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
523 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
524 dependency list without a prefix.
527 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
529 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
530 output to a file, rather than to stdout.  For example:
532 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
535 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
537 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
538 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
539 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
540 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
541 updated dependencies with every assembly session.  For example:
543 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
545 If the argument after \c{-MD} is an option rather than a filename,
546 then the output filename is the first applicable one of:
548 \b the filename set in the \c{-MF} option;
550 \b the output filename from the \c{-o} option with \c{.d} appended;
552 \b the input filename with the extension set to \c{.d}.
555 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
557 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
558 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
559 specified by the \c{-o} option.
562 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
564 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
565 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
566 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
567 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
568 is specified) is automatically quoted.
571 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
573 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
574 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
575 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
576 file has been removed.
579 \S{opt-MW} The \i\c{-MW} Option: Watcom Make quoting style
581 This option causes NASM to attempt to quote dependencies according to
582 Watcom Make conventions rather than POSIX Make conventions (also used
583 by most other Make variants.)  This quotes \c{#} as \c{$#} rather than
584 \c{\\#}, uses \c{&} rather than \c{\\} for continuation lines, and
585 encloses filenames containing whitespace in double quotes.
588 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
590 This option is used to select the format of the debug information
591 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
592 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
593 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
594 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
595 if \c{-F} is specified.
597 A complete list of the available debug file formats for an output
598 format can be seen by issuing the command \c{nasm -h}.  Not
599 all output formats currently support debugging output.
601 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option,
602 see \k{dbgfmt}.
605 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
607 This option can be used to generate debugging information in the specified
608 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
609 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
610 If no debug information is currently implemented in the selected output
611 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
614 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
616 This option can be used to select an error reporting format for any
617 error messages that might be produced by NASM.
619 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
620 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
621 the default and looks like this:
623 \c filename.asm:65: error: specific error message
625 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
626 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
627 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
628 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
629 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
631 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
632 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
634 \c filename.asm(65) : error: specific error message
636 where the only difference is that the line number is in parentheses
637 instead of being delimited by colons.
639 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
641 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
643 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
644 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
645 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
646 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
647 example) you want to load them into an editor.
649 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
650 which causes errors to be sent to the specified files rather than
651 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
652 the errors into a file by typing
654 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
656 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
657 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
658 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
660 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
662 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
663 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
664 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
665 program, you can type:
667 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
669 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
672 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
674 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
675 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
676 search for the given file not only in the current directory, but also
677 in any directories specified on the command line by the use of the
678 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
679 library}, for example, by typing
681 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
683 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
684 optional).
686 Prior NASM 2.14 a path provided in the option has been considered as
687 a verbatim copy and providing a path separator been up to a caller.
688 One could implicitly concatenate a search path together with a filename.
689 Still this was rather a trick than something useful. Now the trailing
690 path separator is made to always present, thus \c{-ifoo} will be
691 considered as the \c{-ifoo/} directory.
693 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
694 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
695 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
696 \k{nasmenv}).
698 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
699 be specified as \c{-I}.
702 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
704 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
705 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
706 option. So running
708 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
710 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
711 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
713 \c{--include} option is also accepted.
715 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
716 option can also be specified as \c{-P}.
720 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
722 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
723 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
724 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
725 could code
727 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
729 as an alternative to placing the directive
731 \c %define FOO 100
733 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
734 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
735 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
736 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
737 \c{-dDEBUG}.
739 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
740 be specified as \c{-D}.
743 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
745 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
746 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
747 option specified earlier on the command lines.
749 For example, the following command line:
751 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
753 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
754 program. This is useful to override options specified at a different
755 point in a Makefile.
757 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
758 be specified as \c{-U}.
761 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
763 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
764 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
765 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
766 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
767 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
768 if the \c{-o} option is also used).
770 This option cannot be applied to programs which require the
771 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
772 which depend on the values of symbols: so code such as
774 \c %assign tablesize ($-tablestart)
776 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
778 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
779 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
780 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
782 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
784 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
785 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
786 completely and assume the compiler has already done it, to save time
787 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
788 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
789 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
792 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
794 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
795 levels of optimization. Multiple flags can be specified after the
796 \c{-O} options, some of which can be combined in a single option,
797 e.g. \c{-Oxv}.
799 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
800         if a short form is not specified, except conditional jumps.
801         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
803 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
804         which will fit in a signed byte are optimized,
805         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
806         to the long form unless otherwise specified.
808 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
809         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
810         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
811         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
812         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
813         one. This number has no effect on the actual number of passes.
815 \b \c{-Ov}: At the end of assembly, print the number of passes
816         actually executed.
818 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
819 since NASM 2.09.
821 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
822 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
825 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
827 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
828 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
830 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
832 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
833 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
834 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
835 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
836 Note that you lose the ability to override the default address type for
837 the instruction.
839 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
840 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
841 \c{include}, \c{local})
843 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
845 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
846 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
847 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
848 conditions are reported like errors, but come up with the word
849 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
850 generating an output file and returning a success status to the
851 operating system.
853 Some conditions are even less severe than that: they are only
854 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
855 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
856 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
857 name, for example \c{label-orphan}; you can enable warnings of
858 this class by the command-line option \c{-w+label-orphan} and
859 disable it by \c{-w-label-orphan}.
861 The current \i{warning classes} are:
863 \& warnings.src
865 Since version 2.15, NASM has group aliases for all prefixed warnings,
866 so they can be used to enable or disable all warnings in the group.
867 For example, -w+float enables all warnings with names starting with float-*.
869 Since version 2.00, NASM has also supported the \c{gcc}-like syntax
870 \c{-Wwarning-class} and \c{-Wno-warning-class} instead of
871 \c{-w+warning-class} and \c{-w-warning-class}, respectively; both
872 syntaxes work identically.
874 The option \c{-w+error} or \i\c{-Werror} can be used to treat warnings
875 as errors.  This can be controlled on a per warning class basis
876 (\c{-w+error=}\e{warning-class} or \c{-Werror=}\e{warning-class});
877 if no \e{warning-class} is specified NASM treats it as
878 \c{-w+error=all}; the same applies to \c{-w-error} or
879 \i\c{-Wno-error},
880 of course.
882 In addition, you can control warnings in the source code itself, using
883 the \i\c{[WARNING]} directive.  See \k{asmdir-warning}.
886 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
888 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
889 and the date on which it was compiled.
891 You will need the version number if you report a bug.
893 For command-line compatibility with Yasm, the form \i\c{--v} is also
894 accepted for this option starting in NASM version 2.11.05.
897 \S{opt-pfix} The \i\c{--(g|l)prefix}, \i\c{--(g|l)postfix} Options.
899 The \c{--(g)prefix} options prepend the given argument
900 to all \c{extern}, \c{common}, \c{static}, and \c{global} symbols, and the
901 \c{--lprefix} option prepends to all other symbols. Similarly,
902 \c{--(g)postfix} and \c{--lpostfix} options append
903 the argument in the exactly same way as the \c{--xxprefix} options does.
905 Running this:
907 \c nasm -f macho --gprefix _
909 is equivalent to place the directive with \c{%pragma macho gprefix _}
910 at the start of the file (\k{mangling}). It will prepend the underscore
911 to all global and external variables, as C requires it in some, but not all,
912 system calling conventions.
914 \S{opt-pragma} The \i\c{--pragma} Option
916 NASM accepts an argument as \c{%pragma} option, which is like placing
917 a \c{%pragma} preprocess statement at the beginning of the source.
918 Running this:
920 \c nasm -f macho --pragma "macho gprefix _"
922 is equivalent to the example in \k{opt-pfix}. See \k{pragma}.
925 \S{opt-before} The \i\c{--before} Option
927 A preprocess statement can be accepted with this option. The example
928 shown in \k{opt-pragma} is the same as running this:
930 \c nasm -f macho --before "%pragma macho gprefix _"
933 \S{opt-limit} The \i\c{--limit-X} Option
935 This option allows user to setup various maximum values after which
936 NASM will terminate with a fatal error rather than consume arbitrary
937 amount of compute time. Each limit can be set to a positive number or
938 \c{unlimited}.
940 \b\c{--limit-passes}: Number of maximum allowed passes. Default is
941 \c{unlimited}.
943 \b\c{--limit-stalled-passes}: Maximum number of allowed unfinished
944 passes. Default is 1000.
946 \b\c{--limit-macro-levels}: Define maximum depth of macro expansion
947 (in preprocess). Default is 10000
949 \b\c{--limit-macro-tokens}: Maximum number of tokens processed during
950 single-line macro expansion. Default is 10000000.
952 \b\c{--limit-mmacros}: Maximum number of multi-line macros processed
953 before returning to the top-level input. Default is 100000.
955 \b\c{--limit-rep}: Maximum number of allowed preprocessor loop, defined
956 under \c{%rep}. Default is 1000000.
958 \b\c{--limit-eval}: This number sets the boundary condition of allowed
959 expression length. Default is 8192 on most systems.
961 \b\c{--limit-lines}: Total number of source lines allowed to be
962 processed. Default is 2000000000.
964 For example, set the maximum line count to 1000:
966 \c nasm --limit-lines 1000
968 Limits can also be set via the directive \c{%pragma limit}, for
969 example:
971 \c %pragma limit lines 1000
974 \S{opt-keep-all} The \i\c{--keep-all} Option
976 This option prevents NASM from deleting any output files even if an
977 error happens.
979 \S{opt-no-line} The \i\c{--no-line} Option
981 If this option is given, all \i\c{%line} directives in the source code
982 are ignored. This can be useful for debugging already preprocessed
983 code. See \k{line}.
986 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
988 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
989 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
990 processed before the real command line. You can use this to define
991 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
992 options in the \c{NASMENV} variable.
994 The value of the variable is split up at white space, so that the
995 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
996 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
997 what you might want, because it will be split at the space and the
998 NASM command-line processing will get confused by the two
999 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
1001 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
1002 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
1003 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
1004 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
1005 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
1006 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
1008 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
1009 changed with version 0.98.31.
1012 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
1014 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
1015 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
1016 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1017 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1018 skipping this section.
1021 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1023 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1024 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1025 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1026 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1027 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1028 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1029 will distinguish between labels differing only in case.
1032 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1034 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1035 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1036 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1037 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1038 if you declare, for example,
1040 \c foo     equ     1
1041 \c bar     dw      2
1043 then the two lines of code
1045 \c         mov     ax,foo
1046 \c         mov     ax,bar
1048 generate completely different opcodes, despite having
1049 identical-looking syntaxes.
1051 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1052 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1053 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1054 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1055 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1056 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1057 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1058 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1060 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1061 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1062 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1063 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1064 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1065 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1067 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1068 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1069 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1070 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1071 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1072 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1073 \e{everything} is a label.
1075 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1076 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1077 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1078 portion outside square brackets and another portion inside. The
1079 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1080 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1083 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1085 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1086 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1087 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1088 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1089 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1090 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1091 \c{mov word [var],2}.
1093 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1094 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1095 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1096 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1097 the strings being manipulated.
1100 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1102 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1103 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1104 choose to put in your segment registers, and will never
1105 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1108 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1110 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1111 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1112 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1113 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1114 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1115 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1116 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1117 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1118 track of which external variable definitions are far and which are
1119 near.
1122 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1124 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1125 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1126 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1127 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1129 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1130 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1131 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1132 on a misunderstanding by the authors.
1135 \S{qsother} Other Differences
1137 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1138 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1140 Historically, NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the
1141 same way as MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup
1142 (?)}, NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve
1143 64 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1144 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1145 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1147 As of NASM 2.15, the MASM syntax is also supported.
1149 In addition to all of this, macros and directives work completely
1150 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1151 details.
1153 \S{masm-compat} MASM compatibility package
1155 See \k{pkg_masm}.
1158 \C{lang} The NASM Language
1160 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1162 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1163 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1164 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1166 \c label:    instruction operands        ; comment
1168 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1169 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1170 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1171 presence and nature of the instruction field.
1173 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1174 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1175 backslash-ended line.
1177 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1178 have white space before them, or instructions may have no space
1179 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1180 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1181 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1182 valid source line which does nothing but define a label. Running
1183 NASM with the command-line option
1184 \I{label-orphan}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1185 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1187 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1188 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1189 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1190 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1191 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1192 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1193 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1194 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1195 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1196 an identifier is 4095 characters.
1198 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1199 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1200 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1201 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ}, \c{REPNE}/\c{REPNZ},
1202 \c{XACQUIRE}/\c{XRELEASE} or \c{BND}/\c{NOBND}, in the usual way. Explicit
1203 \I{address-size prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1204 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1205 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1206 override}segment register as an instruction prefix: coding
1207 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1208 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1209 syntactic features of the language, but for instructions such as
1210 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1211 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1212 \c{es lodsb}.
1214 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1215 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1216 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1218 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1219 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1221 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1222 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1223 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1224 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1225 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1226 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1228 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1229 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1230 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1231 \# Details of
1232 \# all forms of each supported instruction are given in
1233 \# \k{iref}.
1234 For example, you can code:
1236 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1237 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1239 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1240 \c         fadd    to st1          ; so does this
1242 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1243 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1244 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1247 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1249 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1250 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1251 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1252 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1253 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \i{uninitialized} counterparts
1254 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1255 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the
1256 \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1259 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1261 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1262 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1263 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1264 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1266 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1267 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1268 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1269 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1270 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1271 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1272 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1273 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1274 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1275 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1276 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1277 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1278 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1280 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1281 as operands.
1283 \I{masmdb} Starting in NASM 2.15, a the following MASM-like features
1284 have been implemented:
1286 \b A \I{?db}\c{?} argument to declare uninitialized data:
1288 \c       db    ?                   ; uninitialized data
1290 \b A superset of the \i\c{DUP} syntax. The NASM version of this has
1291 the following syntax specification; capital letters indicate literal
1292 keywords:
1294 \c      dx      := DB | DW | DD | DQ | DT | DO | DY | DZ
1295 \c      type    := BYTE | WORD | DWORD | QWORD | TWORD | OWORD | YWORD | ZWORD
1296 \c      atom    := expression | string | float | '?'
1297 \c      parlist := '(' value [, value ...] ')'
1298 \c      duplist := expression DUP [type] ['%'] parlist
1299 \c      list    := duplist | '%' parlist | type ['%'] parlist
1300 \c      value   := atom | type value | list
1302 \c      stmt    := dx value [, value...]
1304 \> Note that a \e{list} needs to be prefixed with a \I{%db}\c{%} sign unless
1305 prefixed by either \c{DUP} or a \e{type} in order to avoid confusing it with
1306 a parentesis starting an expression. The following expressions are all
1307 valid:
1309 \c        db 33
1310 \c        db (44)               ; Integer expression
1311 \c ;      db (44,55)            ; Invalid - error
1312 \c        db %(44,55)
1313 \c        db %('XX','YY')
1314 \c        db ('AA')             ; Integer expression - outputs single byte
1315 \c        db %('BB')            ; List, containing a string
1316 \c        db ?
1317 \c        db 6 dup (33)
1318 \c        db 6 dup (33, 34)
1319 \c        db 6 dup (33, 34), 35
1320 \c        db 7 dup (99)
1321 \c        db 7 dup dword (?, word ?, ?)
1322 \c        dw byte (?,44)
1323 \c        dw 3 dup (0xcc, 4 dup byte ('PQR'), ?), 0xabcd
1324 \c        dd 16 dup (0xaaaa, ?, 0xbbbbbb)
1325 \c        dd 64 dup (?)
1327 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1329 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1330 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1331 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1332 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1333 words, doublewords or whatever to reserve. The operand to a
1334 \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical expression}: see
1335 \k{crit}.
1337 For example:
1339 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1340 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1341 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1342 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1343 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers
1345 \I{masmdb} Since NASM 2.15, the MASM syntax of using \I{?db}\c{?}
1346 and \i\c{DUP} in the \c{D}\e{x} directives is also supported. Thus,
1347 the above example could also be written:
1349 \c buffer:         db      64 dup (?)      ; reserve 64 bytes
1350 \c wordvar:        dw      ?               ; reserve a word
1351 \c realarray       dq      10 dup (?)      ; array of ten reals
1352 \c ymmval:         dy      ?               ; one YMM register
1353 \c zmmvals:        dz      32 dup (?)      ; 32 ZMM registers
1356 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1358 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1359 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1360 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1361 directly into a game executable file. It can be called in one of
1362 these three ways:
1364 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1365 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1366 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1367 \c                                    ; actually include at most 512
1369 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1370 macro version searches for the file in the include file search path
1371 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1372 overridden if desired.
1375 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1377 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1378 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1379 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1380 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1381 example,
1383 \c message         db      'hello, world'
1384 \c msglen          equ     $-message
1386 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1387 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1388 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1389 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1390 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1391 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1394 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1396 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1397 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1398 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1399 code
1401 \c zerobuf:        times 64 db 0
1403 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1404 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1405 \e{expression}, so you can do things like
1407 \c buffer: db      'hello, world'
1408 \c         times 64-$+buffer db ' '
1410 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1411 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1412 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1414 \c         times 100 movsb
1416 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1417 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1418 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1420 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1422 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1423 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1424 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1425 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1426 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1429 \H{effaddr} Effective Addresses
1431 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1432 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1433 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1434 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1435 example:
1437 \c wordvar dw      123
1438 \c         mov     ax,[wordvar]
1439 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1440 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1442 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1443 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1445 More complicated effective addresses, such as those involving more
1446 than one register, work in exactly the same way:
1448 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1449 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1451 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1452 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1453 all right:
1455 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1456 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1458 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1459 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1460 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1461 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1462 generate the latter on the grounds that the former requires four
1463 bytes to store a zero offset.
1465 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1466 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1467 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1468 default segment registers.
1470 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1471 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1472 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1473 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1474 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1475 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1476 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1477 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1478 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1479 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1480 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1482 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1483 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1484 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1485 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1486 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1487 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1488 the offset to be lost.
1490 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1491 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1492 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1493 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1494 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1495 \c{[eax*2+0]} to be generated literally. \c{[nosplit eax*1]} also has the
1496 same effect. In another way, a split EA form \c{[0, eax*2]} can be used, too.
1497 However, \c{NOSPLIT} in \c{[nosplit eax+eax]} will be ignored because user's
1498 intention here is considered as \c{[eax+eax]}.
1500 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1501 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1502 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1503 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1505 A new form of split effective addres syntax is also supported. This is
1506 mainly intended for mib operands as used by MPX instructions, but can
1507 be used for any memory reference. The basic concept of this form is
1508 splitting base and index.
1510 \c      mov eax,[ebx+8,ecx*4]   ; ebx=base, ecx=index, 4=scale, 8=disp
1512 For mib operands, there are several ways of writing effective address depending
1513 on the tools. NASM supports all currently possible ways of mib syntax:
1515 \c      ; bndstx
1516 \c      ; next 5 lines are parsed same
1517 \c      ; base=rax, index=rbx, scale=1, displacement=3
1518 \c      bndstx [rax+0x3,rbx], bnd0      ; NASM - split EA
1519 \c      bndstx [rbx*1+rax+0x3], bnd0    ; GAS - '*1' indecates an index reg
1520 \c      bndstx [rax+rbx+3], bnd0        ; GAS - without hints
1521 \c      bndstx [rax+0x3], bnd0, rbx     ; ICC-1
1522 \c      bndstx [rax+0x3], rbx, bnd0     ; ICC-2
1524 When broadcasting decorator is used, the opsize keyword should match
1525 the size of each element.
1527 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, dword [rbx]{1to16}   ; single-precision float
1528 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, zword [rbx]          ; packed 512 bit memory
1531 \H{const} \i{Constants}
1533 NASM understands four different types of constant: numeric,
1534 character, string and floating-point.
1537 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1539 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1540 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1541 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1542 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1543 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1544 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1545 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1546 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1547 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1548 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1549 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1550 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1551 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1552 \e{not} imply an octal constant!
1554 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1555 up long strings.
1557 Some examples (all producing exactly the same code):
1559 \c         mov     ax,200          ; decimal
1560 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1561 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1562 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1563 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1564 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1565 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1566 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1567 \c         mov     ax,310q         ; octal
1568 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1569 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1570 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1571 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1572 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1573 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1574 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1575 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1577 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1579 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1580 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1581 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1582 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1583 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1584 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1585 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1588 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1590 \c       \'          single quote (')
1591 \c       \"          double quote (")
1592 \c       \`          backquote (`)
1593 \c       \\\          backslash (\)
1594 \c       \?          question mark (?)
1595 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1596 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1597 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1598 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1599 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1600 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1601 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1602 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1603 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1604 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1605 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1606 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1608 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1609 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1610 sequence.
1612 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1613 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1615 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1616 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1617 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1620 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1622 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1623 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1625 A character constant with more than one byte will be arranged
1626 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1628 \c           mov eax,'abcd'
1630 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1631 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1632 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1633 the sense of character constants understood by the Pentium's
1634 \i\c{CPUID} instruction.
1637 \S{strconst} \i{String Constants}
1639 String constants are character strings used in the context of some
1640 pseudo-instructions, namely the
1641 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1642 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1643 certain preprocessor directives.
1645 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1646 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1647 for the conditions. So the following are equivalent:
1649 \c       db    'hello'               ; string constant
1650 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1652 And the following are also equivalent:
1654 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1655 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1656 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1658 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1659 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1660 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1661 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1662 or four-character constants are treated as strings when they are
1663 operands to \c{DW}, and so forth.
1665 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1667 The special operators \i\c{__?utf16?__}, \i\c{__?utf16le?__},
1668 \i\c{__?utf16be?__}, \i\c{__?utf32?__}, \i\c{__?utf32le?__} and
1669 \i\c{__?utf32be?__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1670 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1671 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1672 littleendian.
1674 For example:
1676 \c %define u(x) __?utf16?__(x)
1677 \c %define w(x) __?utf32?__(x)
1679 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1680 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1682 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1683 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1684 context.
1686 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1688 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1689 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1690 arguments to the special operators \i\c{__?float8?__},
1691 \i\c{__?float16?__}, \i\c{__?float32?__}, \i\c{__?float64?__},
1692 \i\c{__?float80m?__}, \i\c{__?float80e?__}, \i\c{__?float128l?__}, and
1693 \i\c{__?float128h?__}.
1695 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1696 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1697 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1698 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1699 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1701 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1702 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1703 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1704 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1705 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1706 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1707 prefixes, respectively.
1709 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1710 floating-point constants as well.
1712 Some examples:
1714 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1715 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1716 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1717 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1718 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1719 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1720 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1721 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1722 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1723 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1724 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1726 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1727 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1728 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1729 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1730 called a "\i{minifloat}."
1732 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1733 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1734 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1735 constants are used in an expression.  \c{__?float80m?__} and
1736 \c{__?float80e?__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1737 80-bit floating-point number, and \c{__?float128l?__} and
1738 \c{__?float128h?__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1739 floating-point number, respectively.
1741 For example:
1743 \c       mov    rax,__?float64?__(3.141592653589793238462)
1745 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1746 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1748 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1750 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1751 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1752 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1753 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1754 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1755 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1756 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1757 of floating-point routines, which would significantly increase the
1758 size of the assembler for very little benefit.
1760 The special tokens \i\c{__?Infinity?__}, \i\c{__?QNaN?__} (or
1761 \i\c{__?NaN?__}) and \i\c{__?SNaN?__} can be used to generate
1762 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1763 respectively.  These are normally used as macros:
1765 \c %define Inf __?Infinity?__
1766 \c %define NaN __?QNaN?__
1768 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1770 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1771 macros.  See \k{pkg_fp}.
1773 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1775 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1776 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1777 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1779 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1780 digits.
1782 For example:
1784 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1785 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1786 \c       dt +0p33
1787 \c       dt 33p
1790 \H{expr} \i{Expressions}
1792 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1793 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1794 appropriate size.
1796 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1797 calculations to involve the current assembly position: the
1798 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1799 position at the beginning of the line containing the expression; so
1800 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1801 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1802 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1804 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1805 increasing order of \i{precedence}.
1807 A \e{boolean} value is true if nonzero and false if zero. The
1808 operators which return a boolean value always return 1 for true and 0
1809 for false.
1812 \S{exptri} \I{?op}\c{?} ... \c{:}: Conditional Operator
1814 The syntax of this operator, similar to the C conditional operator, is:
1816 \e{boolean} \c{?} \e{trueval} \c{:} \e{falseval}
1818 This operator evaluates to \e{trueval} if \e{boolean} is true,
1819 otherwise to \e{falseval}.
1821 Note that NASM allows \c{?} characters in symbol names. Therefore, it
1822 is highly advisable to always put spaces around the \c{?} and \c{:}
1823 characters.
1826 \S{expbor}: \i\c{||}: \i{Boolean OR} Operator
1828 The \c{||} operator gives a boolean OR: it evaluates to 1 if both sides of
1829 the expression are nonzero, otherwise 0.
1832 \S{expbxor}: \i\c{^^}: \i{Boolean XOR} Operator
1834 The \c{^^} operator gives a boolean XOR: it evaluates to 1 if any one side of
1835 the expression is nonzero, otherwise 0.
1838 \S{expband}: \i\c{&&}: \i{Boolean AND} Operator
1840 The \c{&&} operator gives a boolean AND: it evaluates to 1 if both sides of
1841 the expression is nonzero, otherwise 0.
1844 \S{exprel}: \i{Comparison Operators}
1846 NASM supports the following comparison operators:
1848 \b \i\c{=} or \i\c{==} compare for equality.
1850 \b \i\c{!=} or \i\c{<>} compare for inequality.
1852 \b \i\c{<} compares signed less than.
1854 \b \i\c{<=} compares signed less than or equal.
1856 \b \i\c{>} compares signed greater than.
1858 \b \i\c{>=} compares signed greather than or equal.
1860 These operators evaluate to 0 for false or 1 for true.
1862 \b \i{<=>} does a signed comparison, and evaluates to -1 for less
1863 than, 0 for equal, and 1 for greater than.
1865 At this time, NASM does not provide unsigned comparison operators.
1868 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1870 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1871 \c{OR} machine instruction.
1874 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1876 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1879 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1881 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1884 \S{expshift} \i{Bit Shift} Operators
1886 \i\c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So
1887 \c{5<<3} evaluates to 5 times 8, or 40. \i\c{>>} gives an \e{unsigned}
1888 (logical) bit-shift to the right; the bits shifted in from the left
1889 are set to zero.
1891 \i\c{<<<} gives a bit-shift to the left, exactly equivalent to the
1892 \c{<<} operator; it is included for completeness. \i\c{>>>} gives an
1893 \e{signed} (arithmetic) bit-shift to the right; the bits shifted in
1894 from the left are filled with copies of the most significant (sign)
1895 bit.
1898 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1899 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1901 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1902 subtraction.
1905 \S{expmul} \i{Multiplication}, \i{Division} and \i{Modulo}
1907 \i\c{*} is the multiplication operator.
1909 \i\c{/} and \i\c{//} are both division operators: \c{/} is \i{unsigned
1910 division} and \c{//} is \i{signed division}.
1912 Similarly, \i\c{%} and \i\c{%%} provide \I{unsigned modulo}\I{modulo
1913 operators} unsigned and \i{signed modulo} operators respectively.
1915 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1916 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1917 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1919 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1920 operation of the signed modulo operator. On most systems it will match
1921 the signed division operator, such that:
1923 \c      b * (a // b) + (a %% b) = a       (b != 0)
1926 \S{expmul} \i{Unary Operators}
1928 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1929 which only apply to one argument.  These are \I{+ opunary}\c{+}, \I{-
1930 opunary}\c{-}, \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!}, \i\c{SEG}, and the
1931 \i{integer functions} operators.
1933 \c{-} negates its operand, \c{+} does nothing (it's provided for
1934 symmetry with \c{-}), \c{~} computes the \i{one's complement} of its
1935 operand, \c{!} is the \i{logical negation} operator.
1937 \c{SEG} provides the \i{segment address}
1938 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1940 A set of additional operators with leading and trailing double
1941 underscores are used to implement the integer functions of the
1942 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1945 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1947 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1948 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1949 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1950 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1952 The \c{SEG} operator evaluates to the \i\e{preferred} segment base of a
1953 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1954 the symbol makes sense. So the code
1956 \c         mov     ax,seg symbol
1957 \c         mov     es,ax
1958 \c         mov     bx,symbol
1960 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1962 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1963 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1964 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1965 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1966 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1968 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1969 \c         mov     es,ax
1970 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1972 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1973 pointer to the symbol \c{symbol}.
1975 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1976 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1977 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1978 could code either of
1980 \c         call    (seg procedure):procedure
1981 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1983 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1984 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1985 practice.)
1987 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1988 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1989 to \c{CALL} in these examples.
1991 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1992 must code
1994 \c         dw      symbol, seg symbol
1996 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1997 invent one using the macro processor.
2000 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
2002 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
2003 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
2004 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
2005 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
2006 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
2007 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
2008 and in \c{BITS 16} mode,
2010 \c         push dword 33
2012 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
2014 \c         push strict dword 33
2016 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
2017 21 00 00 00}.
2019 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
2020 the \c{STRICT} keyword was used or not.
2023 \H{crit} \i{Critical Expressions}
2025 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
2026 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
2027 called \e{Critical Expressions}.
2029 The first pass is used to determine the size of all the assembled
2030 code and data, so that the second pass, when generating all the
2031 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
2032 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
2033 symbol declared after the code in question. For example,
2035 \c         times (label-$) db 0
2036 \c label:  db      'Where am I?'
2038 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
2039 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
2040 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
2041 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
2042 code
2044 \c         times (label-$+1) db 0
2045 \c label:  db      'NOW where am I?'
2047 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
2048 wrong!
2050 NASM rejects these examples by means of a concept called a
2051 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
2052 value is required to be computable in the first pass, and which must
2053 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
2054 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
2056 \H{locallab} \i{Local Labels}
2058 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
2059 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
2060 label, which means that it is associated with the previous non-local
2061 label. So, for example:
2063 \c label1  ; some code
2065 \c .loop
2066 \c         ; some more code
2068 \c         jne     .loop
2069 \c         ret
2071 \c label2  ; some code
2073 \c .loop
2074 \c         ; some more code
2076 \c         jne     .loop
2077 \c         ret
2079 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
2080 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
2081 are kept separate by virtue of each being associated with the
2082 previous non-local label.
2084 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
2085 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
2086 allowing access to local labels from other parts of the code. This
2087 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
2088 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
2089 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
2090 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
2091 to, you could write
2093 \c label3  ; some more code
2094 \c         ; and some more
2096 \c         jmp label1.loop
2098 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
2099 define a label which can be referenced from anywhere but which
2100 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
2101 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
2102 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
2103 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
2104 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
2105 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
2106 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
2107 to the local label mechanism. So you could code
2109 \c label1:                         ; a non-local label
2110 \c .local:                         ; this is really label1.local
2111 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
2112 \c label2:                         ; another non-local label
2113 \c .local:                         ; this is really label2.local
2115 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
2117 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
2118 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
2119 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
2120 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
2121 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
2122 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
2123 special.
2126 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
2128 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
2129 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
2130 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
2131 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
2132 sign.
2134 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
2135 character into a single line.  Thus:
2137 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
2138 \c         THIS_VALUE
2140 will work like a single-line macro without the backslash-newline
2141 sequence.
2143 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
2145 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
2147 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
2148 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
2149 things like
2151 \c %define ctrl    0x1F &
2152 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
2154 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
2156 which will expand to
2158 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
2160 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
2161 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
2162 not at definition time. Thus the code
2164 \c %define a(x)    1+b(x)
2165 \c %define b(x)    2*x
2167 \c         mov     ax,a(8)
2169 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
2170 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
2172 Note that single-line macro argument list cannot be preceded by whitespace.
2173 Otherwise it will be treated as an expansion. For example:
2175 \c    %define foo (a,b)               ; no arguments, (a,b) is the expansion
2176 \c    %define bar(a,b)                ; two arguments, empty expansion
2179 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
2180 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2181 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2182 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2183 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2184 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2185 \c{bar}.
2187 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2188 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2189 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2190 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2191 Hence, if you code
2193 \c %define a(x)    1+a(x)
2195 \c         mov     ax,a(3)
2197 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2198 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2199 for an example of its use.
2201 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2202 macros: if you write
2204 \c %define foo(x)   1+x
2205 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2207 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2208 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2209 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2210 you define
2212 \c %define foo bar
2214 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2215 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2216 \e{with} parameters, and vice versa.
2218 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2219 perfectly well define a macro with
2221 \c %define foo bar
2223 and then re-define it later in the same source file with
2225 \c %define foo baz
2227 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2228 according to the most recent definition. This is particularly useful
2229 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2231 The following additional features were added in NASM 2.15:
2233 It is possible to define an empty string instead of an argument name
2234 if the argument is never used. For example:
2236 \c    %define ereg(foo,) e %+ foo
2237 \c      mov eax,ereg(dx,cx)
2239 A single pair of parentheses is a subcase of a single, unused argument:
2241 \c    %define myreg() eax
2242 \c      mov edx,myreg()
2244 This is similar to the behavior of the C preprocessor.
2246 \b If declared with an \c{=}, NASM will evaluate the argument as an
2247 expression after expansion.
2249 \b If an argument declared with an \c{&}, a macro parameter will be
2250 turned into a quoted string after expansion.
2252 \b If declared with a \c{+}, it is a greedy or variadic parameter; it
2253 includes any subsequent commas and parameters.
2255 \b If declared with an \c{!}, NASM will not strip whitespace and
2256 braces (useful in conjunction with \c{&}).
2258 For example:
2260 \c     %define xyzzy(=expr,&val) expr, str
2261 \c     %define plugh(x) xyzzy(x,x)
2262 \c     db plugh(3+5), `\0` ; Expands to: db 8, "3+5", `\0`
2264 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2265 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2268 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2270 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2271 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2272 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2273 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2274 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2276 Suppose you have the following code:
2278 \c %define  isTrue  1
2279 \c %define  isFalse isTrue
2280 \c %define  isTrue  0
2282 \c val1:    db      isFalse
2284 \c %define  isTrue  1
2286 \c val2:    db      isFalse
2288 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2289 This is because, when a single-line macro is defined using
2290 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2291 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2292 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2293 time it is 1.
2295 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2296 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2297 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2299 \c %xdefine isTrue  1
2300 \c %xdefine isFalse isTrue
2301 \c %xdefine isTrue  0
2303 \c val1:    db      isFalse
2305 \c %xdefine isTrue  1
2307 \c val2:    db      isFalse
2309 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2310 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2311 the time that \c{isFalse} was defined.
2313 \c{%xdefine} and \c{%ixdefine} supports argument expansion exactly the
2314 same way that \c{%define} and \c{%idefine} does.
2317 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2319 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2320 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2321 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2322 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2324 \c      mov ax,Foo%[__?BITS?__] ; The Foo value
2326 to use the builtin macro \c{__?BITS?__} (see \k{bitsm}) to automatically
2327 select between them.  Similarly, the two statements:
2329 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2330 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2332 have, in fact, exactly the same effect.
2334 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2335 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2338 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2340 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2341 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2342 several similar macros that perform similar functions.
2344 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2345 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2347 As an example, consider the following:
2349 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2351 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2352 \c         .COM1addr       RESW    1
2353 \c         .COM2addr       RESW    1
2354 \c         ; ..and so on
2355 \c endstruc
2357 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2358 we can end up with:
2360 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2361 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2363 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2364 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2366 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2368 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2370 Now the above code can be written as:
2372 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2373 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2375 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2376 in turn, reduce typing errors).
2379 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2381 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2382 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2383 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2384 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2385 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2386 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2388 For example:
2390 \c %idefine Foo mov %?,%??
2392 \c         foo
2393 \c         FOO
2395 will expand to:
2397 \c         mov foo,Foo
2398 \c         mov FOO,Foo
2400 The sequence:
2402 \c %idefine keyword $%?
2404 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2405 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2407 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2410 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2412 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2413 example, the following sequence:
2415 \c %define foo bar
2416 \c %undef  foo
2418 \c         mov     eax, foo
2420 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2421 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2423 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2424 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2425 \k{opt-u}.
2428 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2430 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2431 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2432 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2433 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2435 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2436 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2437 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2438 \c{%assign} directive is processed.
2440 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2441 later, so you can do things like
2443 \c %assign i i+1
2445 to increment the numeric value of a macro.
2447 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2448 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2449 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2451 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2452 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2453 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2454 involving a register).
2457 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2459 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2460 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2461 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2462 before definition.
2464 For example:
2466 \c %defstr test TEST
2468 is equivalent to
2470 \c %define test 'TEST'
2472 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2473 \k{getenv}):
2475 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2478 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2480 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2481 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2482 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2484 For example:
2486 \c %deftok test 'TEST'
2488 is equivalent to
2490 \c %define test TEST
2493 \S{defalias} Defining Aliases: \I\c{%idefalias}\i\c{%defalias}
2495 \c{%defalias}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefalias}, define an
2496 alias to a macro, i.e. equivalent of a symbolic link.
2498 When used with various macro defining and undefining directives, it
2499 affects the aliased macro. This functionality is intended for being
2500 able to rename macros while retaining the legacy names.
2502 When an alias is defined, but the aliased macro is then undefined, the
2503 aliases can legitimately point to nonexistent macros.
2505 The alias can be undefined using the \c{%undefalias} directive.  \e{All}
2506 aliases can be undefined using the \c{%clear defalias} directive. This
2507 includes backwards compatibility aliases defined by NASM itself.
2509 To disable aliases without undefining them, use the \c{%aliases off}
2510 directive.
2512 To check whether an alias is defined, regardless of the existence of
2513 the aliased macro, use \c{%ifdefalias}.
2515 For example:
2517 \c %defalias OLD NEW
2518 \c    ; OLD and NEW both undefined
2519 \c %define NEW 123
2520 \c    ; OLD and NEW both 123
2521 \c %undef OLD
2522 \c    ; OLD and NEW both undefined
2523 \c %define OLD 456
2524 \c    ; OLD and NEW both 456
2525 \c %undefalias OLD
2526 \c    ; OLD undefined, NEW defined to 456
2528 \S{cond-comma} \i{Conditional Comma Operator}: \i\c{%,}
2530 As of version 2.15, NASM has a conditional comma operator \c{%,} that
2531 expands to a comma \e{unless} followed by a null expansion, which
2532 allows suppressing the comma before an empty argument. This is
2533 especially useful with greedy single-line macros.
2535 For example, all the expressions below are valid:
2537 \c %define greedy(a,b,c+) a + 66 %, b * 3 %, c
2539 \c        db greedy(1,2)          ; db 1 + 66, 2 * 3
2540 \c        db greedy(1,2,3)        ; db 1 + 66, 2 * 3, 3
2541 \c        db greedy(1,2,3,4)      ; db 1 + 66, 2 * 3, 3, 4
2542 \c        db greedy(1,2,3,4,5)    ; db 1 + 66, 2 * 3, 3, 4, 5
2545 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2547 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2548 supports a few simple string handling macro operators from which
2549 more complex operations can be constructed.
2551 All the string operators define or redefine a value (either a string
2552 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2553 value, it may change the style of quoting of the input string or
2554 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2556 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2558 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2559 a single-line macro.
2561 For example:
2563 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2565 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2566 Similarly:
2568 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2570 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2572 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2575 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2577 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2578 For example:
2580 \c %strlen charcnt 'my string'
2582 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2583 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2584 was a literal string but it could also have been a single-line
2585 macro that expands to a string, as in the following example:
2587 \c %define sometext 'my string'
2588 \c %strlen charcnt sometext
2590 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2591 assigned the value of 9.
2594 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2596 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2597 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2598 than the description:
2600 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2601 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2602 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2603 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2604 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2605 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2607 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2608 single-line macro to be created and the second is the string. The
2609 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2610 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2611 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2612 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2613 values out of range result in an empty string.  A negative length
2614 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2615 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2618 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2620 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2621 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2622 this.
2624 \c %macro  prologue 1
2626 \c         push    ebp
2627 \c         mov     ebp,esp
2628 \c         sub     esp,%1
2630 \c %endmacro
2632 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2633 invoke the macro with a call such as:
2635 \c myfunc:   prologue 12
2637 which would expand to the three lines of code
2639 \c myfunc: push    ebp
2640 \c         mov     ebp,esp
2641 \c         sub     esp,12
2643 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2644 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2645 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2646 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2647 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2648 \c{%3} and so on.
2650 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2651 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2653 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2654 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2655 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2656 things like:
2658 \c %macro  silly 2
2660 \c     %2: db      %1
2662 \c %endmacro
2664 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2665 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2666 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2668 The behavior with regards to empty arguments at the end of multi-line
2669 macros before NASM 2.15 was often very strange. For backwards
2670 compatibility, NASM attempts to recognize cases where the legacy
2671 behavior would give unexpected results, and issues a warning, but
2672 largely tries to match the legacy behavior. This can be disabled with
2673 the \c{%pragma} (see \k{pragma-preproc}):
2675 \c %pragma preproc sane_empty_expansion
2678 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2680 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2681 defining the same macro name several times with different numbers of
2682 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2683 parameters at all. So you could define
2685 \c %macro  prologue 0
2687 \c         push    ebp
2688 \c         mov     ebp,esp
2690 \c %endmacro
2692 to define an alternative form of the function prologue which
2693 allocates no local stack space.
2695 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2696 instruction; for example, you might want to define
2698 \c %macro  push 2
2700 \c         push    %1
2701 \c         push    %2
2703 \c %endmacro
2705 so that you could code
2707 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2708 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2710 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2711 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2712 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2713 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2714 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2715 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2718 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2720 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2721 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2722 calling the same macro multiple times will use a different label
2723 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2724 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2725 flag is set by doing this:
2727 \c %macro  retz 0
2729 \c         jnz     %%skip
2730 \c         ret
2731 \c     %%skip:
2733 \c %endmacro
2735 You can call this macro as many times as you want, and every time
2736 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2737 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2738 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2739 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2740 interfering with the local label mechanism, as described in
2741 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2742 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2743 they interfere with macro-local labels.
2746 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2748 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2749 command line into one parameter definition, possibly after
2750 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2751 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2752 you might want to be able to write
2754 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2756 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2757 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2758 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2759 the last defined one along with the separating commas. So if you
2760 code:
2762 \c %macro  writefile 2+
2764 \c         jmp     %%endstr
2765 \c   %%str:        db      %2
2766 \c   %%endstr:
2767 \c         mov     dx,%%str
2768 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2769 \c         mov     bx,%1
2770 \c         mov     ah,0x40
2771 \c         int     0x21
2773 \c %endmacro
2775 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2776 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2777 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2778 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2779 \c{db}.
2781 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2782 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2783 \c{%macro} line.
2785 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2786 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2787 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2788 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2789 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2790 into account when overloading macros, and will not allow you to
2791 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2792 example).
2794 Of course, the above macro could have been implemented as a
2795 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2796 look like
2798 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2800 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2801 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2802 definition.
2804 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2806 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2808 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2809 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2810 be either negative or positive but must never be zero.
2812 For example
2814 \c %macro mpar 1-*
2815 \c      db %{3:5}
2816 \c %endmacro
2818 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2820 expands to \c{3,4,5} range.
2822 Even more, the parameters can be reversed so that
2824 \c %macro mpar 1-*
2825 \c      db %{5:3}
2826 \c %endmacro
2828 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2830 expands to \c{5,4,3} range.
2832 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2833 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2834 the analogue here.
2836 \c %macro mpar 1-*
2837 \c      db %{-1:-3}
2838 \c %endmacro
2840 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2842 expands to \c{6,5,4} range.
2844 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2846 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2847 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2849 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2851 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2852 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2853 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2855 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2857 \c         writefile 2,%1
2858 \c         mov     ax,0x4c01
2859 \c         int     0x21
2861 \c %endmacro
2863 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2864 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2865 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2866 called with no parameters, in which case it will use the default
2867 error message supplied in the macro definition.
2869 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2870 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2871 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2872 optional ones. So if a macro definition began with the line
2874 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2876 then it could be called with between one and three parameters, and
2877 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2878 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2879 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2881 You can provide extra information to a macro by providing
2882 too many default parameters:
2884 \c %macro quux 1 something
2886 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2887 more information.
2888 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2889 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2890 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2891 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2892 when the macro is defined, not when it is expanded.
2894 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2895 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2896 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2897 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2898 parameters were really passed to the macro call.
2900 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2901 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2902 and more useful, by changing the first line of the definition to
2904 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2906 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2907 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2908 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2911 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2913 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2914 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2915 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2916 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2917 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2918 Examples are given in \k{rotate}.
2921 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2923 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2924 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2925 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2928 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2930 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2931 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2932 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2933 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2934 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2935 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2937 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2938 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2939 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2940 argument list reappear on the right, and vice versa.
2942 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2943 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2944 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2945 parameters are rotated to the right.
2947 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2948 restore a set of registers might work as follows:
2950 \c %macro  multipush 1-*
2952 \c   %rep  %0
2953 \c         push    %1
2954 \c   %rotate 1
2955 \c   %endrep
2957 \c %endmacro
2959 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2960 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2961 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2962 one place to the left, so that the original second argument is now
2963 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2964 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2965 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2967 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2968 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2969 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2971 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2972 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2973 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2974 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2975 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2976 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2977 order from the one in which they were pushed.
2979 This can be done by the following definition:
2981 \c %macro  multipop 1-*
2983 \c   %rep %0
2984 \c   %rotate -1
2985 \c         pop     %1
2986 \c   %endrep
2988 \c %endmacro
2990 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2991 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2992 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2993 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2994 iterated through in reverse order.
2997 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2999 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
3000 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
3001 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
3002 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
3003 table, you could code something like
3005 \c %macro keytab_entry 2
3007 \c     keypos%1    equ     $-keytab
3008 \c                 db      %2
3010 \c %endmacro
3012 \c keytab:
3013 \c           keytab_entry F1,128+1
3014 \c           keytab_entry F2,128+2
3015 \c           keytab_entry Return,13
3017 which would expand to
3019 \c keytab:
3020 \c keyposF1        equ     $-keytab
3021 \c                 db     128+1
3022 \c keyposF2        equ     $-keytab
3023 \c                 db      128+2
3024 \c keyposReturn    equ     $-keytab
3025 \c                 db      13
3027 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
3028 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
3030 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
3031 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
3032 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
3033 eleventh macro parameter. Instead, you must code
3034 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
3035 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
3036 (literal text to be concatenated to the parameter).
3038 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
3039 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
3040 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
3041 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
3042 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
3043 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
3044 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
3045 real names of macro-local labels means that the two usages
3046 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
3047 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
3049 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
3050 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
3051 purpose of concatenation.
3053 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
3056 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
3058 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
3059 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
3060 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
3061 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
3062 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
3063 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
3064 condition code.
3066 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
3067 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
3068 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
3069 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
3071 \c %macro  retc 1
3073 \c         j%-1    %%skip
3074 \c         ret
3075 \c   %%skip:
3077 \c %endmacro
3079 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
3080 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
3081 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
3082 \c{JPE}.
3084 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
3085 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
3086 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
3087 because no inverse condition code exists.
3090 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
3092 When NASM is generating a listing file from your program, it will
3093 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
3094 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
3095 see which instructions in the macro expansion are generating what
3096 code; however, for some macros this clutters the listing up
3097 unnecessarily.
3099 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
3100 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
3101 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
3102 the number of parameters, like this:
3104 \c %macro foo 1.nolist
3106 Or like this:
3108 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
3110 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
3112 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
3113 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
3114 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
3115 that argument specification.
3117 For example:
3119 \c %macro foo 1-3
3120 \c         ; Do something
3121 \c %endmacro
3122 \c %unmacro foo 1-3
3124 removes the previously defined macro \c{foo}, but
3126 \c %macro bar 1-3
3127 \c         ; Do something
3128 \c %endmacro
3129 \c %unmacro bar 1
3131 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
3132 specification does not match exactly.
3135 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
3137 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
3138 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
3139 syntax of this feature looks like this:
3141 \c %if<condition>
3142 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
3143 \c %elif<condition2>
3144 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
3145 \c %else
3146 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
3147 \c %endif
3149 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
3151 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
3152 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
3154 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
3155 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
3156 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
3157 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
3159 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
3160 single-line macro existence}
3162 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
3163 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
3164 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
3165 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
3167 For example, when debugging a program, you might want to write code
3168 such as
3170 \c           ; perform some function
3171 \c %ifdef DEBUG
3172 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
3173 \c %endif
3174 \c           ; go and do something else
3176 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
3177 version of the program which produced debugging messages, and remove
3178 the option to generate the final release version of the program.
3180 You can test for a macro \e{not} being defined by using
3181 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
3182 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
3183 \i\c{%elifndef}.
3186 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
3187 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
3189 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
3190 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
3192 For example, you may be working with a large project and not have control
3193 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
3194 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
3195 does exist.
3197 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
3198 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
3200 \c %ifmacro MyMacro 1-3
3202 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
3204 \c %else
3206 \c      %macro MyMacro 1-3
3208 \c              ; insert code to define the macro
3210 \c      %endmacro
3212 \c %endif
3214 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
3215 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
3216 conflict.
3218 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
3219 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
3220 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
3223 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
3224 stack}
3226 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
3227 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
3228 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
3229 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
3230 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
3232 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
3233 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
3236 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
3237 arbitrary numeric expressions}
3239 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
3240 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
3241 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
3242 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
3243 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
3245 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
3246 a critical expression (see \k{crit}).
3249 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
3250 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
3252 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
3253 Identity\I{testing, exact text identity}
3255 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
3256 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
3257 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
3258 Differences in white space are not counted.
3260 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
3262 For example, the following macro pushes a register or number on the
3263 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
3265 \c %macro  pushparam 1
3267 \c   %ifidni %1,ip
3268 \c         call    %%label
3269 \c   %%label:
3270 \c   %else
3271 \c         push    %1
3272 \c   %endif
3274 \c %endmacro
3276 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3277 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3278 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3279 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3281 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3282 Types\I{testing, token types}
3284 Some macros will want to perform different tasks depending on
3285 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3286 example, a string output macro might want to be able to cope with
3287 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3288 string.
3290 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3291 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3292 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3293 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3294 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3296 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3297 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3299 \c %macro writefile 2-3+
3301 \c   %ifstr %2
3302 \c         jmp     %%endstr
3303 \c     %if %0 = 3
3304 \c       %%str:    db      %2,%3
3305 \c     %else
3306 \c       %%str:    db      %2
3307 \c     %endif
3308 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3309 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3310 \c   %else
3311 \c                 mov     dx,%2
3312 \c                 mov     cx,%3
3313 \c   %endif
3314 \c                 mov     bx,%1
3315 \c                 mov     ah,0x40
3316 \c                 int     0x21
3318 \c %endmacro
3320 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3321 the following two ways:
3323 \c         writefile [file], strpointer, length
3324 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3326 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3327 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3328 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3329 it itself and works out the address and length for itself.
3331 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3332 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3333 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3334 which case, all but the first two would be lumped together into
3335 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3337 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3338 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3339 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3340 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3342 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3344 Some macros will want to do different things depending on if it is
3345 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3346 versus a multi-token sequence.
3348 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3349 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3350 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3352 For example:
3354 \c %iftoken 1
3356 will assemble the subsequent code, but
3358 \c %iftoken -1
3360 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3361 \c{-}, and the number \c{1}.
3363 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3364 variants are also provided.
3366 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3368 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3369 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3370 any tokens at all, whitespace excepted.
3372 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3373 variants are also provided.
3375 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3377 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3378 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3379 the \c{%!}\e{variable} directive exists.
3381 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3382 variants are also provided.
3384 Just as for \c{%!}\e{variable} the argument should be written as a
3385 string if it contains characters that would not be legal in an
3386 identifier.  See \k{getenv}.
3388 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3390 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3391 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3392 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3393 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3395 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3396 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3397 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3398 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3400 \c %assign i 0
3401 \c %rep    64
3402 \c         inc     word [table+2*i]
3403 \c %assign i i+1
3404 \c %endrep
3406 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3407 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3408 \c{[table+126]}.
3410 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3411 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3412 terminate the loop, like this:
3414 \c fibonacci:
3415 \c %assign i 0
3416 \c %assign j 1
3417 \c %rep 100
3418 \c %if j > 65535
3419 \c     %exitrep
3420 \c %endif
3421 \c         dw j
3422 \c %assign k j+i
3423 \c %assign i j
3424 \c %assign j k
3425 \c %endrep
3427 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3429 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3430 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3431 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3432 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3433 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3434 be gradually used up and other applications to start crashing.
3436 Note the maximum repeat count is limited to the value specified by the
3437 \c{--limit-rep} option or \c{%pragma limit rep}, see \k{opt-limit}.
3440 \H{files} Source Files and Dependencies
3442 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3444 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3446 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3447 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3448 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3450 \c %include "macros.mac"
3452 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3453 file containing the \c{%include} directive.
3455 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3456 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3457 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3458 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3459 line using the \c{-i} option.
3461 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3462 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3463 the form
3465 \c %ifndef MACROS_MAC
3466 \c     %define MACROS_MAC
3467 \c     ; now define some macros
3468 \c %endif
3470 then including the file more than once will not cause errors,
3471 because the second time the file is included nothing will happen
3472 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3474 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3475 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3476 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3479 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3481 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3482 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3483 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3484 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3486 For example,
3488 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3490 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3491 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3494 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3496 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3497 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3498 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3500 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3501 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3502 \c{INCBIN} directive looks like:
3504 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3505 \c %pathsearch dep %1
3506 \c %depend dep
3507 \c         incbin dep,%2
3508 \c %endmacro
3510 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3511 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3512 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3515 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3517 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3518 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3519 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3520 described in \k{macropkg}.
3522 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3523 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3524 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3525 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3527 \c %use altreg
3528 \c %use 'altreg'
3530 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3531 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3532 form \c{__?USE_}\e{package}\c{?__} is also defined, see \k{use_def}.
3534 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3536 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3537 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3538 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3539 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3540 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3541 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3542 able to nest these loops.
3544 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3545 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3546 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3547 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3548 define labels that are local to a particular context on the stack.
3551 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3552 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3554 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3555 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3556 which is the name of the context. For example:
3558 \c %push    foobar
3560 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3561 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3562 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3563 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3564 single macro definition.)
3566 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3567 context from the context stack and destroys it, along with any
3568 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3569 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3572 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3574 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3575 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3576 is used to define a label which is local to the context on the top
3577 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3578 above could be implemented by means of:
3580 \c %macro repeat 0
3582 \c     %push   repeat
3583 \c     %$begin:
3585 \c %endmacro
3587 \c %macro until 1
3589 \c         j%-1    %$begin
3590 \c     %pop
3592 \c %endmacro
3594 and invoked by means of, for example,
3596 \c         mov     cx,string
3597 \c         repeat
3598 \c         add     cx,3
3599 \c         scasb
3600 \c         until   e
3602 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3603 in \c{AL}.
3605 If you need to define, or access, labels local to the context
3606 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3607 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3610 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3612 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3613 a particular context, in just the same way:
3615 \c %define %$localmac 3
3617 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3618 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3619 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3622 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup} \e{(deprecated)}
3624 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3625 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3626 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3627 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3628 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3629 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3630 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3631 result in an \e{expression syntax error}.
3633 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3635 \c %macro ctxthru 0
3636 \c %push ctx1
3637 \c     %assign %$external 1
3638 \c         %push ctx2
3639 \c             %assign %$internal 1
3640 \c             mov eax, %$external
3641 \c             mov eax, %$internal
3642 \c         %pop
3643 \c %pop
3644 \c %endmacro
3646 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3647 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3648 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3649 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3650 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3651 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3652 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3653 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3654 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3656 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3658 \c %macro ctxthru 0
3659 \c %push ctx1
3660 \c     %assign %$external 1
3661 \c         %push ctx2
3662 \c             %assign %$internal 1
3663 \c             mov eax, %$$external
3664 \c             mov eax, %$internal
3665 \c         %pop
3666 \c %pop
3667 \c %endmacro
3669 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3670 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3671 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3672 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3673 unintuitive or erroneous.
3676 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3678 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3679 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3680 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3681 have the side effect of destroying all context-local labels and
3682 macros associated with the context that was just popped.
3684 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3685 with a different name, without touching the associated macros and
3686 labels. So you could replace the destructive code
3688 \c %pop
3689 \c %push   newname
3691 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3694 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3696 This example makes use of almost all the context-stack features,
3697 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3698 implement a block IF statement as a set of macros.
3700 \c %macro if 1
3702 \c     %push if
3703 \c     j%-1  %$ifnot
3705 \c %endmacro
3707 \c %macro else 0
3709 \c   %ifctx if
3710 \c         %repl   else
3711 \c         jmp     %$ifend
3712 \c         %$ifnot:
3713 \c   %else
3714 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3715 \c   %endif
3717 \c %endmacro
3719 \c %macro endif 0
3721 \c   %ifctx if
3722 \c         %$ifnot:
3723 \c         %pop
3724 \c   %elifctx      else
3725 \c         %$ifend:
3726 \c         %pop
3727 \c   %else
3728 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3729 \c   %endif
3731 \c %endmacro
3733 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3734 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3735 that the macros are issued in the right order (for example, not
3736 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3737 not.
3739 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3740 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3741 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3742 to do different things depending on whether the context on top of
3743 the stack is \c{if} or \c{else}.
3745 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3746 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3747 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3748 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3749 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3751 A sample usage of these macros might look like:
3753 \c         cmp     ax,bx
3755 \c         if ae
3756 \c                cmp     bx,cx
3758 \c                if ae
3759 \c                        mov     ax,cx
3760 \c                else
3761 \c                        mov     ax,bx
3762 \c                endif
3764 \c         else
3765 \c                cmp     ax,cx
3767 \c                if ae
3768 \c                        mov     ax,cx
3769 \c                endif
3771 \c         endif
3773 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3774 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3775 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3776 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3779 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3781 The following preprocessor directives provide a way to use
3782 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3784 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3786 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3788 \b\c{%local}  (see \k{local})
3791 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3793 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3794 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3795 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3797 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3798 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3799 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3800 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3802 \c some_function:
3804 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3805 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3806 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3808 \c         mov     ax,[i]
3809 \c         mov     bx,[j_ptr]
3810 \c         add     ax,[bx]
3811 \c         ret
3813 \c     %pop                       ; restore original context
3815 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3816 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3817 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3818 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3821 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3823 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3824 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3825 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3826 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3827 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3829 \c %stacksize flat
3831 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3832 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3833 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3835 \c %stacksize flat64
3837 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3838 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3839 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3841 \c %stacksize large
3843 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3844 assumes that a far form of call was used to get to this address
3845 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3847 \c %stacksize small
3849 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3850 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3851 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3852 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3853 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3854 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3855 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3856 (see \k{local}).
3859 \S{local} \i\c{%local} Directive
3861 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3862 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3863 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3864 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3865 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3866 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3867 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3868 instruction.
3869 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3870 An example of its use is the following:
3872 \c silly_swap:
3874 \c     %push mycontext             ; save the current context
3875 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3876 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3877 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3879 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3880 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3881 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3882 \c         mov     ax,bx
3883 \c         mov     dx,cx
3884 \c         mov     bx,[old_ax]
3885 \c         mov     cx,[old_dx]
3886 \c         leave                   ; restore old bp
3887 \c         ret                     ;
3889 \c     %pop                        ; restore original context
3891 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3892 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3893 current context before the \c{%local} directive may be used.
3894 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3895 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3896 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3897 as shown in the example.
3900 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3902 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3903 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3904 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3905 right macros by means of code like this:
3907 \c %ifdef F1
3908 \c     ; do some setup
3909 \c %elifdef F2
3910 \c     ; do some different setup
3911 \c %else
3912 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3913 \c %endif
3915 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3916 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3917 having to wait until the program crashes on being run and then not
3918 knowing what went wrong.
3920 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3922 \c %ifdef F1
3923 \c     ; do some setup
3924 \c %elifdef F2
3925 \c     ; do some different setup
3926 \c %else
3927 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3928 \c     %define F1
3929 \c %endif
3931 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3932 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3933 depend on symbol values.
3935 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3936 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3937 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3938 messages.
3940 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3941 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3942 are expanded in it, which can be used to display more information to
3943 the user.  For example:
3945 \c %if foo > 64
3946 \c     %assign foo_over foo-64
3947 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3948 \c %endif
3951 \H{pragma} \i\c{%pragma}: Setting Options
3953 The \c{%pragma} directive controls a number of options in
3954 NASM. Pragmas are intended to remain backwards compatible, and
3955 therefore an unknown \c{%pragma} directive is not an error.
3957 The various pragmas are documented with the options they affect.
3959 The general structure of a NASM pragma is:
3961 \c{%pragma} \e{namespace} \e{directive} [\e{arguments...}]
3963 Currently defined namespaces are:
3965 \b \c{ignore}: this \c{%pragma} is unconditionally ignored.
3967 \b \c{preproc}: preprocessor, see \k{pragma-preproc}.
3969 \b \c{limit}: resource limits, see \k{opt-limit}.
3971 \b \c{asm}: the parser and assembler proper. Currently no such pragmas
3972 are defined.
3974 \b \c{list}: listing options, see \k{opt-L}.
3976 \b \c{file}: general file handling options. Currently no such pragmas
3977 are defined.
3979 \b \c{input}: input file handling options. Currently no such pragmas
3980 are defined.
3982 \b \c{output}: output format options.
3984 \b \c{debug}: debug format options.
3986 In addition, the name of any output or debug format, and sometimes
3987 groups thereof, also constitue \c{%pragma} namespaces. The namespaces
3988 \c{output} and \c{debug} simply refer to \e{any} output or debug
3989 format, respectively.
3991 For example, to prepend an underscore to global symbols regardless of
3992 the output format (see \k{mangling}):
3994 \c %pragma output gprefix _
3996 ... whereas to prepend an underscore to global symbols only when the
3997 output is either \c{win32} or \c{win64}:
3999 \c %pragma win gprefix _
4002 \S{pragma-preproc} Preprocessor Pragmas
4004 The only preprocessor \c{%pragma} defined in NASM 2.15 is:
4006 \b \c{%pragma preproc sane_empty_expansion}: disables legacy
4007 compatibility handling of braceless empty arguments to multi-line
4008 macros. See \k{mlmacro} and \k{opt-w}.
4011 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
4013 \S{line} \i\c{%line} Directive
4015 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
4016 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
4017 this other file would be an original source file, with the current
4018 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
4019 directive allows NASM to output messages which indicate the line
4020 number of the original source file, instead of the file that is being
4021 read by NASM.
4023 This preprocessor directive is not generally used directly by
4024 programmers, but may be of interest to preprocessor authors.  The
4025 usage of the \c{%line} preprocessor directive is as follows:
4027 \c %line nnn[+mmm] [filename]
4029 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
4030 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
4031 which specifies a line increment value; each line of the input file
4032 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
4033 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
4034 specifies the file name of the original source file. It may be a
4035 quoted string.
4037 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
4038 all file name and line numbers relative to the values specified
4039 therein.
4041 If the command line option \i\c{--no-line} is given, all \c{%line}
4042 directives are ignored. This may be useful for debugging preprocessed
4043 code. See \k{opt-no-line}.
4045 Starting in NASM 2.15, \c{%line} directives are processed before any
4046 other processing takes place.
4048 \# This isn't a directive, it should be moved elsewhere...
4049 \S{getenv} \i\c{%!}\e{variable}: Read an Environment Variable.
4051 The \c{%!}\e{variable} directive makes it possible to read the value of an
4052 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
4053 to store the contents of an environment variable into a string, which
4054 could be used at some other point in your code.
4056 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO},
4057 and you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program as
4058 a quoted string. You could do that as follows:
4060 \c %defstr FOO          %!FOO
4062 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
4064 If the name of the environment variable contains non-identifier
4065 characters, you can use string quotes to surround the name of the
4066 variable, for example:
4068 \c %defstr C_colon      %!'C:'
4071 \S{clear} \i\c\{%clear}: Clear All Macro Definitions
4073 The directive \c{%clear} clears all definitions of a certain type,
4074 \e{including the ones defined by NASM itself.} This can be useful when
4075 preprocessing non-NASM code, or to drop backwards compatibility
4076 aliases.
4078 The syntax is:
4080 \c    %clear [global|context] type...
4082 ... where \c{context} indicates that this applies to context-local
4083 macros only; the default is \c{global}.
4085 \c{type} can be one or more of:
4087 \b \c{define}   single-line macros
4089 \b \c{defalias} single-line macro aliases (useful to remove backwards
4090 compatibility aliases)
4092 \b \c{alldefine} same as \c{define defalias}
4094 \b \c{macro}     multi-line macros
4096 \b \c{all}       same as \c{alldefine macro} (default)
4098 In NASM 2.14 and earlier, only the single syntax \c{%clear} was
4099 supported, which is equivalent to \c{%clear global all}.
4104 \C{stdmac} \i{Standard Macros}
4106 NASM defines a set of standard macros, which are already defined when
4107 it starts to process any source file. If you really need a program to
4108 be assembled with no pre-defined macros, you can use the \i\c{%clear}
4109 directive to empty the preprocessor of everything but context-local
4110 preprocessor variables and single-line macros, see \k{clear}.
4112 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
4113 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
4114 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
4115 described here.
4117 For compability with NASM versions before NASM 2.15, most standard
4118 macros of the form \c{__?foo?__} have aliases of form \c{__foo__} (see
4119 \k{defalias}). These can be removed with the directive \c{%clear
4120 defalias}.
4123 \H{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
4125 The single-line macros \i\c{__?NASM_MAJOR?__}, \i\c{__?NASM_MINOR?__},
4126 \i\c{__?NASM_SUBMINOR?__} and \i\c{__?_NASM_PATCHLEVEL?__} expand to the
4127 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
4128 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
4129 example, \c{__?NASM_MAJOR?__} would be defined to be 0, \c{__?NASM_MINOR?__}
4130 would be defined as 98, \c{__?NASM_SUBMINOR?__} would be defined to 32,
4131 and \c{__?_NASM_PATCHLEVEL?__} would be defined as 1.
4133 Additionally, the macro \i\c{__?NASM_SNAPSHOT?__} is defined for
4134 automatically generated snapshot releases \e{only}.
4137 \S{stdmacverid} \i\c{__?NASM_VERSION_ID?__}: \i{NASM Version ID}
4139 The single-line macro \c{__?NASM_VERSION_ID?__} expands to a dword integer
4140 representing the full version number of the version of nasm being used.
4141 The value is the equivalent to \c{__?NASM_MAJOR?__}, \c{__?NASM_MINOR?__},
4142 \c{__?NASM_SUBMINOR?__} and \c{__?_NASM_PATCHLEVEL?__} concatenated to
4143 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
4144 would be equivalent to:
4146 \c         dd      0x00622001
4150 \c         db      1,32,98,0
4152 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
4153 line is used just to give an indication of the order that the separate
4154 values will be present in memory.
4157 \S{stdmacverstr} \i\c{__?NASM_VER?__}: \i{NASM Version string}
4159 The single-line macro \c{__?NASM_VER?__} expands to a string which defines
4160 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
4162 \c         db      __?NASM_VER?__
4164 would expand to
4166 \c         db      "0.98.32"
4169 \H{fileline} \i\c{__?FILE?__} and \i\c{__?LINE?__}: File Name and Line Number
4171 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
4172 name and line number containing the current instruction. The macro
4173 \c{__?FILE?__} expands to a string constant giving the name of the
4174 current input file (which may change through the course of assembly
4175 if \c{%include} directives are used), and \c{__?LINE?__} expands to a
4176 numeric constant giving the current line number in the input file.
4178 These macros could be used, for example, to communicate debugging
4179 information to a macro, since invoking \c{__?LINE?__} inside a macro
4180 definition (either single-line or multi-line) will return the line
4181 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
4182 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
4183 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
4184 line number in \c{EAX} and outputs something like \c{line 155: still
4185 here}. You could then write a macro:
4187 \c %macro  notdeadyet 0
4189 \c         push    eax
4190 \c         mov     eax,__?LINE?__
4191 \c         call    stillhere
4192 \c         pop     eax
4194 \c %endmacro
4196 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
4197 find the crash point.
4200 \H{bitsm} \i\c{__?BITS?__}: Current Code Generation Mode
4202 The \c{__?BITS?__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
4203 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
4204 number of 16, 32 or 64. \c{__?BITS?__} receives the specified mode number and
4205 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
4206 mode-dependent macros.
4208 \H{ofmtm} \i\c{__?OUTPUT_FORMAT?__}: Current Output Format
4210 The \c{__?OUTPUT_FORMAT?__} standard macro holds the current output
4211 format name, as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type
4212 \c{nasm -h} for a list.
4214 \c %ifidn __?OUTPUT_FORMAT?__, win32
4215 \c  %define NEWLINE 13, 10
4216 \c %elifidn __?OUTPUT_FORMAT?__, elf32
4217 \c  %define NEWLINE 10
4218 \c %endif
4220 \H{dfmtm} \i\c{__?DEBUG_FORMAT?__}: Current Debug Format
4222 If debugging information generation is enabled, The
4223 \c{__?DEBUG_FORMAT?__} standard macro holds the current debug format
4224 name as specified by the \c{-F} or \c{-g} option or the output format
4225 default. Type \c{nasm -f} \e{output} \c{y} for a list.
4227 \c{__?DEBUG_FORMAT?__} is not defined if debugging is not enabled, or if
4228 the debug format specified is \c{null}.
4230 \H{datetime} Assembly Date and Time Macros
4232 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
4233 assembly session.
4235 \b The \i\c{__?DATE?__} and \i\c{__?TIME?__} macros give the assembly date and
4236 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
4237 respectively.)
4239 \b The \i\c{__?DATE_NUM?__} and \i\c{__?TIME_NUM?__} macros give the assembly
4240 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
4241 \c{HHMMSS} respectively.
4243 \b The \i\c{__?UTC_DATE?__} and \i\c{__?UTC_TIME?__} macros give the assembly
4244 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
4245 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
4246 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
4248 \b The \i\c{__?UTC_DATE_NUM?__} and \i\c{__?UTC_TIME_NUM?__} macros give the
4249 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
4250 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
4251 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
4252 undefined.
4254 \b The \c{__?POSIX_TIME?__} macro is defined as a number containing the
4255 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
4256 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
4257 available on the host platform, otherwise it is computed using the
4258 local time as if it was UTC.
4260 All instances of time and date macros in the same assembly session
4261 produce consistent output.  For example, in an assembly session
4262 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
4263 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
4264 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
4265 clock:
4267 \c       __?DATE?__             "2010-01-01"
4268 \c       __?TIME?__             "00:00:42"
4269 \c       __?DATE_NUM?__         20100101
4270 \c       __?TIME_NUM?__         000042
4271 \c       __?UTC_DATE?__         "2009-12-31"
4272 \c       __?UTC_TIME?__         "21:00:42"
4273 \c       __?UTC_DATE_NUM?__     20091231
4274 \c       __?UTC_TIME_NUM?__     210042
4275 \c       __?POSIX_TIME?__       1262293242
4278 \H{use_def} \I\c{__?USE_*?__}\c{__?USE_}\e{package}\c{?__}: Package
4279 Include Test
4281 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
4282 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
4283 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
4284 testing if a particular package is invoked or not.
4286 For example, if the \c{altreg} package is included (see
4287 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__?USE_ALTREG?__} is defined.
4290 \H{pass_macro} \i\c{__?PASS?__}: Assembly Pass
4292 The macro \c{__?PASS?__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
4293 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
4294 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
4295 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
4297 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
4298 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
4299 change in future versions of NASM.}
4302 \H{strucs} \i{Structure Data Types}
4304 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
4306 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
4307 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
4308 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
4309 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
4311 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
4312 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
4313 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
4314 the value of the base offset, and the name of the data type with the
4315 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
4316 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
4317 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
4318 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
4319 the definition.
4321 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
4322 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
4324 \c struc   mytype
4326 \c   mt_long:      resd    1
4327 \c   mt_word:      resw    1
4328 \c   mt_byte:      resb    1
4329 \c   mt_str:       resb    32
4331 \c endstruc
4333 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
4334 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
4335 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
4336 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
4338 The reason why the structure type name is defined at zero by default
4339 is a side effect of allowing structures to work with the local label
4340 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
4341 more than one structure, you can define the above structure like this:
4343 \c struc mytype
4345 \c   .long:        resd    1
4346 \c   .word:        resw    1
4347 \c   .byte:        resb    1
4348 \c   .str:         resb    32
4350 \c endstruc
4352 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
4353 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
4355 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
4356 support any form of period notation to refer to the elements of a
4357 structure once you have one (except the above local-label notation),
4358 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
4359 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
4360 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
4361 ax,[mystruc+mytype.word]}.
4363 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
4364 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
4366 \c push ebp
4367 \c mov ebp, esp
4368 \c sub esp, 40
4370 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
4372 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
4374 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
4375 a base offset:
4377 \c struc mytype, -40
4379 And access an element this way:
4381 \c mov [ebp + mytype.word], ax
4384 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
4385 \i{Instances of Structures}
4387 Having defined a structure type, the next thing you typically want
4388 to do is to declare instances of that structure in your data
4389 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4390 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4391 you code something like this:
4393 \c mystruc:
4394 \c     istruc mytype
4396 \c         at mt_long, dd      123456
4397 \c         at mt_word, dw      1024
4398 \c         at mt_byte, db      'x'
4399 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4401 \c     iend
4403 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4404 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4405 specified structure field, and then to declare the specified data.
4406 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4407 they were specified in the structure definition.
4409 If the data to go in a structure field requires more than one source
4410 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4411 the \c{AT} line. For example:
4413 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4414 \c                     db      190,100,0
4416 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4417 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4418 line:
4420 \c         at mt_str
4421 \c                 db      'hello, world'
4422 \c                 db      13,10,0
4424 \H{alignment} \i{Alignment} Control
4426 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Code and Data Alignment
4428 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4429 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4430 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4431 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4433 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4434 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4435 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4436 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4437 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4439 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4440 both compute the number of additional bytes required to bring the
4441 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4442 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4443 perform the alignment.
4445 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4446 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4447 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4448 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4449 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4450 except for special purposes.
4452 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4453 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4454 power of two, or if their second argument generates more than one
4455 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4456 thing.
4458 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4459 be used within structure definitions:
4461 \c struc mytype2
4463 \c   mt_byte:
4464 \c         resb 1
4465 \c         alignb 2
4466 \c   mt_word:
4467 \c         resw 1
4468 \c         alignb 4
4469 \c   mt_long:
4470 \c         resd 1
4471 \c   mt_str:
4472 \c         resb 32
4474 \c endstruc
4476 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4477 relative to the base of the structure.
4479 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4480 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4481 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4482 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4483 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4484 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4485 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4487 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4488 See \k{sectalign} for details.
4490 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4493 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4495 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4496 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4497 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4499 For example the directive
4501 \c SECTALIGN 16
4503 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4504 not be decreased, the magnitude may grow only.
4506 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4507 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4508 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4509 at all use the directive
4511 \c SECTALIGN OFF
4513 It is still possible to turn in on again by
4515 \c SECTALIGN ON
4517 Note that \c{SECTALIGN <ON|OFF>} affects only the \c{ALIGN}/\c{ALIGNB} directives,
4518 not an explicit \c{SECTALIGN} directive.
4520 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4522 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4523 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4524 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4525 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4527 The names of standard macro packages are case insensitive and can be
4528 quoted or not.
4530 As of version 2.15, NASM has \c{%ifusable} and \c{%ifusing} directives to help
4531 the user understand whether an individual package available in this version of
4532 NASM (\c{%ifusable}) or a particular package already loaded (\c{%ifusing}).
4535 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4537 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4538 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4539 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4540 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4541 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4542 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4544 Example use:
4546 \c %use altreg
4548 \c proc:
4549 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4550 \c       ret
4552 See also \k{reg64}.
4555 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4557 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4558 macro which is more powerful than the default (and
4559 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4560 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4561 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4562 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4563 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4564 sequence.
4566 The specific instructions generated can be controlled with the
4567 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4568 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4569 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4570 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4572 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4573 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4574 default.
4576 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4577 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4578 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4580 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4581 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4582 threshold is 16.
4584 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4585 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4586 threshold is 16.
4588 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4589 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4590 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4591 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4593 The macro \i\c{__?ALIGNMODE?__} is defined to contain the current
4594 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__?ALIGN_}
4595 are used internally by this macro package.
4598 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4600 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4602 \c %define Inf             __?Infinity?__
4603 \c %define NaN             __?QNaN?__
4604 \c %define QNaN            __?QNaN?__
4605 \c %define SNaN            __?SNaN?__
4607 \c %define float8(x)       __?float8?__(x)
4608 \c %define float16(x)      __?float16?__(x)
4609 \c %define float32(x)      __?float32?__(x)
4610 \c %define float64(x)      __?float64?__(x)
4611 \c %define float80m(x)     __?float80m?__(x)
4612 \c %define float80e(x)     __?float80e?__(x)
4613 \c %define float128l(x)    __?float128l?__(x)
4614 \c %define float128h(x)    __?float128h?__(x)
4617 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4619 This package contains a set of macros which implement integer
4620 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4621 are most conveniently accessed via this macro package.
4623 The macros provided are:
4625 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4627 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4628 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4629 between the functions is their respective behavior if the argument
4630 provided is not a power of two.
4632 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generates an error if
4633 the argument is not a power of two.
4635 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4636 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4638 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4639 power of two.
4641 The functions \i\c{ilog2fw()} (alias \i\c{ilog2w()}) and
4642 \i\c{ilog2cw()} generate a warning if the argument is not a power of
4643 two, but otherwise behaves like \c{ilog2f()} and \c{ilog2c()},
4644 respectively.
4646 \H{pkg_masm} \i\c{masm}: \i{MASM compatibility}
4648 Since version 2.15, NASM has a MASM compatibility package with minimal
4649 functionality, as intended to be used primarily with machine-generated code.
4650 It does not include any "programmer-friendly" shortcuts, nor does it in any way
4651 support ASSUME, symbol typing, or MASM-style structures.
4653 Currently, the MASM compatibility package emulates only the PTR keyword and
4654 recognize syntax displacement[index] for memory operations.
4656 To enable the package, use the directive:
4658 \c{%use masm}
4661 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4663 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4664 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4665 directives. These are described in this chapter.
4667 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4668 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4669 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4670 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4671 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4672 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4674 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4675 directives are not.
4677 In addition to the universal directives described in this chapter,
4678 each object file format can optionally supply extra directives in
4679 order to control particular features of that file format. These
4680 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4681 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4684 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4686 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4687 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4688 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4689 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4691 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4692 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf*}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4693 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4694 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4695 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4696 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4697 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4698 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4700 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4701 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4702 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4703 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4704 device drivers and boot loader software.
4706 The \c{BITS} directive can also be used to generate code for a
4707 different mode than the standard one for the output format.
4709 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4710 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4711 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4712 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4714 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4715 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4716 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4717 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4718 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4719 need an 0x67.
4721 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4722 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4723 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4725 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4726 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4727 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4728 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4729 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4730 necessary.
4732 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4733 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4734 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4735 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4736 REX prefix is used.
4738 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4739 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4740 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4742 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4744 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4746 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4747 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4750 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4752 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4753 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4754 specify most features directly.  However, this is occasionally
4755 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4756 to use.
4758 Currently, \c{DEFAULT} can set \c{REL} & \c{ABS} and \c{BND} & \c{NOBND}.
4760 \S{REL & ABS} \i\c{REL} & \i\c{ABS}: RIP-relative addressing
4762 This sets whether registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative
4763 or not. By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4764 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4765 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4766 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4768 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4769 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4770 other special functions in 64-bit mode, and generating
4771 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4773 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4775 \S{BND & NOBND} \i\c{BND} & \i\c{NOBND}: \c{BND} prefix
4777 If \c{DEFAULT BND} is set, all bnd-prefix available instructions following
4778 this directive are prefixed with bnd. To override it, \c{NOBND} prefix can
4779 be used.
4781 \c  DEFAULT BND
4782 \c      call foo            ; BND will be prefixed
4783 \c      nobnd call foo      ; BND will NOT be prefixed
4785 \c{DEFAULT NOBND} can disable \c{DEFAULT BND} and then \c{BND} prefix will be
4786 added only when explicitly specified in code.
4788 \c{DEFAULT BND} is expected to be the normal configuration for writing
4789 MPX-enabled code.
4791 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4792 Sections}
4794 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4795 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4796 which section of the output file the code you write will be
4797 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4798 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4799 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4800 define a new section, if you try to switch to a section that does
4801 not (yet) exist.
4803 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4804 \k{multisec}), all support
4805 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4806 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4807 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4808 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4809 name that has one.
4812 \S{sectmac} The \i\c{__?SECT?__} Macro
4814 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4815 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4816 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4817 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4818 defines the single-line macro \c{__?SECT?__} to be the primitive
4819 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4820 it. So the user-level directive
4822 \c         SECTION .text
4824 expands to the two lines
4826 \c %define __?SECT?__        [SECTION .text]
4827 \c         [SECTION .text]
4829 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4830 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4831 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4833 \c %macro  writefile 2+
4835 \c         [section .data]
4837 \c   %%str:        db      %2
4838 \c   %%endstr:
4840 \c         __?SECT?__
4842 \c         mov     dx,%%str
4843 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4844 \c         mov     bx,%1
4845 \c         mov     ah,0x40
4846 \c         int     0x21
4848 \c %endmacro
4850 This form of the macro, once passed a string to output, first
4851 switches temporarily to the data section of the file, using the
4852 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4853 \c{__?SECT?__}. It then declares its string in the data section, and
4854 then invokes \c{__?SECT?__} to switch back to \e{whichever} section
4855 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4856 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4857 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4858 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4859 code in any of several separate code sections.
4862 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4864 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4865 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4866 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4867 given absolute address. The only instructions you can use in this
4868 mode are the \c{RESB} family.
4870 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4872 \c absolute 0x1A
4874 \c     kbuf_chr    resw    1
4875 \c     kbuf_free   resw    1
4876 \c     kbuf        resw    16
4878 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4879 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4880 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4882 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4883 redefines the \i\c{__?SECT?__} macro when it is invoked.
4885 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4886 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__?SECT?__}).
4888 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4889 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4890 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4891 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4893 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4895 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4897 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4898 \c setup:
4899 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4901 \c absolute setup
4903 \c runtimevar1     resw    1
4904 \c runtimevar2     resd    20
4906 \c tsr_end:
4908 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4909 after the setup has finished running, the space it took up can be
4910 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4911 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4912 needs to be made resident.
4915 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4917 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4918 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4919 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4920 defined in some other module and needs to be referred to by this
4921 one. Not every object-file format can support external variables:
4922 the \c{bin} format cannot.
4924 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4925 argument is the name of a symbol:
4927 \c extern  _printf
4928 \c extern  _sscanf,_fscanf
4930 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4931 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4932 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4933 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4934 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4935 by means of the directive
4937 \c extern  _variable:wrt dgroup
4939 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4940 only in that it can take only one argument at a time: the support
4941 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4943 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4944 will quietly ignore the second and later redeclarations.
4946 If a variable is declared both \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, or if it is
4947 declared as \c{EXTERN} and then defined, it will be treated as
4948 \c{GLOBAL}. If a variable is declared both as \c{COMMON} and
4949 \c{EXTERN}, it will be treated as \c{COMMON}.
4952 \H{required} \i\c{REQUIRED}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4954 The \c{REQUIRED} keyword is similar to \c{EXTERN} one. The difference is that
4955 the \c{EXTERN} keyword as of version 2.15 does not generate unknown symbols, as
4956 this behavior is highly undesirable when using common header files,
4957 because it might cause the linker to pull in a bunch of unnecessary modules,
4958 depending on how smart the linker is.
4960 If the old behavior is required, use \c{REQUIRED} keyword instead.
4963 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4965 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4966 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4967 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4968 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4969 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4971 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4972 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4973 \c{GLOBAL} directive. For example:
4975 \c global _main
4976 \c _main:
4977 \c         ; some code
4979 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4980 extensions by means of a colon. The ELF object format, for example,
4981 lets you specify whether global data items are functions or data:
4983 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4985 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4986 user-level form only in that it can take only one argument at a
4987 time.
4990 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4992 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4993 A common variable is much like a global variable declared in the
4994 uninitialized data section, so that
4996 \c common  intvar  4
4998 is similar in function to
5000 \c global  intvar
5001 \c section .bss
5003 \c intvar  resd    1
5005 The difference is that if more than one module defines the same
5006 common variable, then at link time those variables will be
5007 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
5008 at the same piece of memory.
5010 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
5011 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
5012 variables to be NEAR or FAR, and the ELF format allows you to specify
5013 the alignment requirements of a common variable:
5015 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
5016 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
5018 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
5019 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
5020 only one argument at a time.
5022 \H{static} \i\c{STATIC}: Local Symbols within Modules
5024 Opposite to \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, \c{STATIC} is local symbol, but
5025 should be named according to the global mangling rules (named by
5026 analogy with the C keyword \c{static} as applied to functions or
5027 global variables).
5029 \c static foo
5030 \c foo:
5031 \c          ; codes
5033 Unlike \c{GLOBAL}, \c{STATIC} does not allow object formats to accept
5034 private extensions mentioned in \k{global}.
5036 \H{mangling} \i\c{(G|L)PREFIX}, \i\c{(G|L)POSTFIX}: Mangling Symbols
5038 \c{PREFIX}, \c{GPREFIX}, \c{LPREFIX}, \c{POSTFIX}, \c{GPOSTFIX}, and
5039 \c{LPOSTFIX} directives can prepend or append a string to a certain
5040 type of symbols, normally to fit specific ABI conventions
5042 \b\c{PREFIX}|\c{GPREFIX}: Prepend the argument to all \c{EXTERN}
5043 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols.
5045 \b\c{LPREFIX}: Prepend the argument to all other symbols
5046 such as local labels and backend defined symbols.
5048 \b\c{POSTFIX}|\c{GPOSTFIX}: Append the argument to all \c{EXTERN}
5049 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols.
5051 \b\c{LPOSTFIX}: Append the argument to all other symbols
5052 such as local labels and backend defined symbols.
5054 These a macros implemented as pragmas, and using \c{%pragma} syntax
5055 can be restricted to specific backends (see \k{pragma}):
5057 \c %pragma macho lprefix L_
5059 Command line options are also available. See also \k{opt-pfix}.
5061 One example which supports many ABIs:
5063 \c ; The most common conventions
5064 \c %pragma output gprefix _
5065 \c %pragma output lprefix L_
5066 \c ; ELF uses a different convention
5067 \c %pragma elf    gprefix                       ; empty
5068 \c %pragma elf    lprefix .L
5070 Some toolchains is aware of a particular prefix for its own optimization
5071 options, such as code elimination. For instance, Mach-O backend has a
5072 linker that uses a simplistic naming scheme to chunk up sections into a
5073 meta section. When the \c{subsections_via_symbols} directive
5074 (\k{macho-ssvs}) is declared, each symbol is the start of a
5075 separate block. The meta section is, then, defined to include sections
5076 before the one that starts with a 'L'. \c{LPREFIX} is useful here to mark
5077 all local symbols with the 'L' prefix to be excluded to the meta section.
5078 It converts local symbols compatible with the particular toolchain.
5079 Note that local symbols declared with \c{STATIC} (\k{static})
5080 are excluded from the symbol mangling and also not marked as global.
5083 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
5085 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
5086 are available on the specified CPU.
5088 Options are:
5090 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
5092 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
5094 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
5096 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
5098 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
5100 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
5102 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
5104 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
5106 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
5108 \b\c{CPU P2}            Same as 686
5110 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
5112 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
5114 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
5116 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
5118 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
5120 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
5122 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
5124 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
5125 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
5126 instructions are available.
5129 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
5131 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
5132 denormals are supported.  The following options can be set to alter
5133 this behaviour:
5135 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
5137 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
5139 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
5141 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
5143 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
5145 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
5147 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
5149 The standard macros \i\c{__?FLOAT_DAZ?__}, \i\c{__?FLOAT_ROUND?__}, and
5150 \i\c{__?FLOAT?__} contain the current state, as long as the programmer
5151 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
5153 \c{__?FLOAT?__} contains the full set of floating-point settings; this
5154 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
5157 \H{asmdir-warning} \i\c{[WARNING]}: Enable or disable warnings
5159 The \c{[WARNING]} directive can be used to enable or disable classes
5160 of warnings in the same way as the \c{-w} option, see \k{opt-w} for
5161 more details about warning classes.
5163 \b \c{[warning +}\e{warning-class}\c{]} enables warnings for
5164    \e{warning-class}.
5166 \b \c{[warning -}\e{warning-class}\c{]} disables warnings for
5167    \e{warning-class}.
5169 \b \c{[warning *}\e{warning-class}\c{]} restores \e{warning-class} to
5170    the original value, either the default value or as specified on the
5171    command line.
5173 \b \c{[warning push]} saves the current warning state on a stack.
5175 \b \c{[warning pop]} restores the current warning state from the stack.
5177 The \c{[WARNING]} directive also accepts the \c{all}, \c{error} and
5178 \c{error=}\e{warning-class} specifiers.
5180 No "user form" (without the brackets) currently exists.
5183 \C{outfmt} \i{Output Formats}
5185 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
5186 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
5187 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
5188 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
5189 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
5190 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
5192 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
5193 output file based on the input file name and the chosen output
5194 format. This will be generated by removing the \i{extension}
5195 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
5196 name, and substituting an extension defined by the output format.
5197 The extensions are given with each format below.
5200 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
5202 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
5203 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
5204 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
5205 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
5206 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
5207 development.
5209 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
5210 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
5212 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
5213 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
5214 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
5215 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
5217 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
5218 leaves your file name as it is once the original extension has been
5219 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
5220 into a binary file called \c{binprog}.
5223 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
5225 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
5226 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
5227 directive is to specify the origin address which NASM will assume
5228 the program begins at when it is loaded into memory.
5230 For example, the following code will generate the longword
5231 \c{0x00000104}:
5233 \c         org     0x100
5234 \c         dd      label
5235 \c label:
5237 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
5238 which allows you to jump around in the object file and overwrite
5239 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
5240 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
5241 offset which is added to all internal address references within the
5242 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
5243 does. See \k{proborg} for further comments.
5246 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
5247 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
5249 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
5250 directive to allow you to specify the alignment requirements of
5251 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
5252 end of the section-definition line. For example,
5254 \c section .data   align=16
5256 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
5257 aligned on a 16-byte boundary.
5259 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
5260 section start address must be forced to zero. The alignment value
5261 given may be any power of two.\I{section alignment, in
5262 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
5265 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
5267 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
5268 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
5270 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
5271 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
5272 of course).
5274 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
5275 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
5276 \i\c{start=}.
5278 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
5279 for the calculation of all memory references within that section
5280 with \i\c{vstart=}.
5282 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
5283 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
5284 start address.
5286 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
5287 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
5288 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
5290 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
5291 is directed by default into the \c{.text} section.
5293 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
5294 by default.
5296 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
5297 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
5298 has been specified.
5300 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
5301 alignment has been specified.
5303 \b Sections may not overlap.
5305 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
5306 which may be used in your code.
5308 \S{map}\i{Map Files}
5310 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
5311 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
5312 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
5313 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
5314 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
5315 brackets must be used.
5318 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
5320 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
5321 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
5322 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
5323 similar utilities.
5325 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
5326 the \c{ith} file format.
5328 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
5331 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
5333 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
5334 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
5335 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
5336 similar utilities.
5338 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
5339 the \c{srec} file format.
5341 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
5344 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
5346 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
5347 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
5348 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
5349 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
5351 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5353 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
5354 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
5355 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
5356 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
5357 file format.
5359 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
5360 can call your segments anything you like. Typical names for segments
5361 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
5363 If your source file contains code before specifying an explicit
5364 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
5365 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
5367 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
5368 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
5369 address of the segment. So, for example:
5371 \c segment data
5373 \c dvar:   dw      1234
5375 \c segment code
5377 \c function:
5378 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
5379 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
5380 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
5381 \c         ret
5383 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
5384 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
5385 like
5387 \c extern  foo
5389 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
5390 \c       mov   ds,ax
5391 \c       mov   ax,data               ; a different segment
5392 \c       mov   es,ax
5393 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
5394 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
5397 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
5398 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
5400 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
5401 directive to allow you to specify various properties of the segment
5402 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
5403 end of the segment-definition line. For example,
5405 \c segment code private align=16
5407 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
5408 segment, and requires that the portion of it described in this code
5409 module must be aligned on a 16-byte boundary.
5411 The available qualifiers are:
5413 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
5414 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
5415 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
5416 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
5417 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
5418 than stuck end-to-end.
5420 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
5421 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
5422 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
5423 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
5424 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
5425 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
5426 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
5427 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
5428 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
5430 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
5431 indicates to the linker that segments of the same class should be
5432 placed near each other in the output file. The class name can be any
5433 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
5435 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
5436 as an argument, and provides overlay information to an
5437 overlay-capable linker.
5439 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
5440 the effect of recording the choice in the object file and also
5441 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
5442 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
5444 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
5445 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
5446 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
5447 defines the group if it is not already defined.
5449 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
5450 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
5451 are currently known to make sensible use of this feature;
5452 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
5453 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
5454 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
5456 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
5457 class, no overlay, and \c{USE16}.
5460 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
5462 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
5463 single segment register can be used to refer to all the segments in
5464 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
5465 you can code
5467 \c segment data
5469 \c         ; some data
5471 \c segment bss
5473 \c         ; some uninitialized data
5475 \c group dgroup data bss
5477 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
5478 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
5479 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
5480 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
5481 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
5482 segment register.
5484 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
5485 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
5486 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
5487 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
5488 base rather than the segment base.
5490 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
5491 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5492 segment which is part of more than one group will default to being
5493 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5495 A group does not have to contain any segments; you can still make
5496 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5497 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5498 \c{FLAT} with no segments in it.
5501 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5503 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5504 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5505 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5506 segment, group and symbol names that are written to the object file
5507 to be forced to upper case just before being written. Within a
5508 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5509 be written entirely in upper case if desired.
5511 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5514 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5515 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5517 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5518 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5519 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5520 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5522 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5523 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5524 wish to import and the name of the library you wish to import it
5525 from. For example:
5527 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5529 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5530 known in the library you are importing it from, in case this is not
5531 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5532 once you have imported it. For example:
5534 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5537 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5538 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5540 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5541 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5542 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5543 using the \c{EXPORT} directive.
5545 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5546 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5547 optional second parameter (separated by white space from the first)
5548 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5549 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5550 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5551 off.
5553 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5554 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5555 space. If further parameters are given, the external name must also
5556 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5557 available attributes are:
5559 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5560 resident by the system loader. This is an optimisation for
5561 frequently used symbols imported by name.
5563 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5564 does not make use of any initialized data.
5566 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5567 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5568 between 32-bit and 16-bit segments.
5570 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5571 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5572 the desired number.
5574 For example:
5576 \c     export  myfunc
5577 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5578 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5579 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5582 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5583 Point}
5585 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5586 define the program entry point, where execution will begin when the
5587 program is run. If the object file that defines the entry point is
5588 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5589 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5590 begin.
5593 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5594 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5596 If you declare an external symbol with the directive
5598 \c     extern  foo
5600 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5601 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5602 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5603 \c{foo} you will usually need to do something like
5605 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5606 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5607 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5609 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5610 is going to be accessible from a given segment or group, say
5611 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5612 simply code
5614 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5616 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5617 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5618 alternative form
5620 \c     extern  foo:wrt dgroup
5622 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5623 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5624 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5625 \c{foo wrt dgroup}.
5627 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5628 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5629 your program. It can also be applied to common variables: see
5630 \k{objcommon}.
5633 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5634 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5636 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5637 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5638 specify which your variables should be by the use of the syntax
5640 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5641 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5643 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5644 OMF specification says that they are declared as a number of
5645 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5646 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5647 five-byte elements or one ten-byte element.
5649 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5650 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5651 the variable size, to match when resolving common variables declared
5652 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5653 the element size on your far common variables. This is done by the
5654 following syntax:
5656 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5657 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5659 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5660 keyword is not required when an element size is specified, since
5661 only far commons may have element sizes at all. So the above
5662 declarations could equivalently be
5664 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5665 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5667 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5668 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5669 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5671 \c common  foo     10:wrt dgroup
5672 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5673 \c common  baz     24:wrt data:6
5676 \S{objdepend} Embedded File Dependency Information
5678 Since NASM 2.13.02, \c{obj} files contain embedded dependency file
5679 information.  To suppress the generation of dependencies, use
5681 \c %pragma obj nodepend
5684 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5686 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5687 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5688 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5689 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5691 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5693 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5694 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5695 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5696 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5697 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5698 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5699 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5700 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5703 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5704 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5706 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5707 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5708 and properties of sections you declare. Section types and properties
5709 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5710 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5711 these qualifiers.
5713 The available qualifiers are:
5715 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5716 code section. This marks the section as readable and executable, but
5717 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5718 section is code.
5720 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5721 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5722 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5723 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5725 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5726 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5727 constants in it.
5729 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5730 which is not included in the executable file by the linker, but may
5731 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5732 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5733 linker to interpret the contents of the section as command-line
5734 options.
5736 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5737 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5738 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5739 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5740 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5741 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5742 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5743 for data (and BSS) sections.
5744 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5745 alignment), though the value does not matter.
5747 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5748 qualifiers are:
5750 \c section .text    code  align=16
5751 \c section .data    data  align=4
5752 \c section .rdata   rdata align=8
5753 \c section .bss     bss   align=4
5755 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5757 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5759 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5760 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5761 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5762 designated read-only table and have alleged entry point verified
5763 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5764 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5765 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5766 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5767 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5768 will not be performed for application in question. Table omission is by
5769 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5770 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5771 \c{/safeseh} command line option.
5773 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5774 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5775 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5777 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5779 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5781 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5782 line to source code:
5784 \c $@feat.00 equ 1
5786 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5787 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5788 developer would choose to assign another value in source file, it would
5789 still be perfectly possible.
5791 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5792 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5793 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5794 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5795 table." Its typical use would be:
5797 \c section .text
5798 \c extern  _MessageBoxA@16
5799 \c %if     __?NASM_VERSION_ID?__ >= 0x02030000
5800 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5801 \c %endif
5802 \c handler:
5803 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5804 \c         push    DWORD caption
5805 \c         push    DWORD text
5806 \c         push    DWORD 0
5807 \c         call    _MessageBoxA@16
5808 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5809 \c                         ; for exception handler
5810 \c         ret
5811 \c global  _main
5812 \c _main:
5813 \c         push    DWORD handler
5814 \c         push    DWORD [fs:0]
5815 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5816 \c         xor     eax,eax
5817 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5818 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5819 \c         add     esp,4
5820 \c         ret
5821 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5822 \c caption:db      'SEGV',0
5824 \c section .drectve info
5825 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5827 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5828 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5829 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5830 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5831 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5832 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5833 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5834 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5835 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5836 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5837 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5838 no notification is provided and user is left with no clue on what
5839 caused application failure.
5841 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5842 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5843 data for "safe exception handler table" causes no backward
5844 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5845 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5847 \S{codeview} Debugging formats for Windows
5848 \I{Windows debugging formats}
5850 The \c{win32} and \c{win64} formats support the Microsoft CodeView
5851 debugging format.  Currently CodeView version 8 format is supported
5852 (\i\c{cv8}), but newer versions of the CodeView debugger should be
5853 able to handle this format as well.
5856 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5858 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5859 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5860 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5861 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5862 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5864 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5866 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5867 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5868 references. Consider a switch dispatch table:
5870 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5871 \c         ...
5872 \c dsptch: dq      case0
5873 \c         dq      case1
5874 \c         ...
5876 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5877 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5879 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5881 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5883 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5884 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5886 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5887 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5888 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5889 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5890 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5891 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5892 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5893 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5894 But no worry, it's trivial to fix:
5896 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5897 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5898 \c         jmp     rbx
5899 \c         ...
5900 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5901 \c         dq      case1-dsptch
5902 \c         ...
5904 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5905 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5906 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5907 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5908 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5909 these image-relative references:
5911 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5912 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5913 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5914 \c         add     rbx,rax
5915 \c         jmp     rbx
5916 \c         ...
5917 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5918 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5920 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5921 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5922 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5923 become apparent in next paragraph.
5925 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5926 operand only:
5928 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5929 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5930 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5931 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5933 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5935 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5936 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5937 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5938 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5939 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5940 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5941 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5942 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5943 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5944 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5945 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5946 top of the stack.
5948 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5949 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5950 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5951 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5952 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5953 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5954 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5955 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5956 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5957 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5958 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5959 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5960 copying caller's return address to the top of stack and this would
5961 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5962 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5963 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5964 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5965 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5966 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5967 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5968 no, no trace of failure is left.
5970 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5971 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5972 is checked for presence of reference to custom language-specific
5973 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5974 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5975 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5976 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5977 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5978 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5979 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5980 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5981 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5982 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5983 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5984 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5985 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5986 terminating the application.
5988 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5989 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5990 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5991 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5992 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5993 leaf function:
5995 \c default rel
5996 \c section .text
5997 \c extern  MessageBoxA
5998 \c handler:
5999 \c         sub     rsp,40
6000 \c         mov     rcx,0
6001 \c         lea     rdx,[text]
6002 \c         lea     r8,[caption]
6003 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
6004 \c         call    MessageBoxA
6005 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
6006 \c                         ; for exception handler
6007 \c         add     rsp,40
6008 \c         ret
6009 \c global  main
6010 \c main:
6011 \c         xor     rax,rax
6012 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
6013 \c         ret
6014 \c main_end:
6015 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
6016 \c caption:db      'SEGV',0
6018 \c section .pdata  rdata align=4
6019 \c         dd      main wrt ..imagebase
6020 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
6021 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
6022 \c section .xdata  rdata align=8
6023 \c xmain:  db      9,0,0,0
6024 \c         dd      handler wrt ..imagebase
6025 \c section .drectve info
6026 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
6028 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
6029 start and end addresses of function" along with reference to associated
6030 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
6031 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
6032 designated exception handler. References are \e{required} to be
6033 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
6034 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
6035 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
6036 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
6037 references, not only above listed required ones, placed into these two
6038 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
6039 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
6040 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
6041 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
6043 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
6044 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
6045 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
6046 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
6047 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
6048 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
6049 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
6050 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
6051 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
6052 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
6053 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
6054 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
6055 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
6056 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
6057 unwinding procedure. Consider following example:
6059 \c function:
6060 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
6061 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
6062 \c         push    rbx
6063 \c         push    rbp
6064 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
6065 \c         sub     r11,rcx
6066 \c         and     r11,-64
6067 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
6068 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
6069 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
6070 \c magic_point:
6071 \c         ...
6072 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
6073 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
6074 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
6075 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
6076 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
6077 \c         ret
6079 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
6080 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
6081 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
6082 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
6083 custom language-specific exception handler would look like this:
6085 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
6086 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
6087 \c {   ULONG64 *rsp;
6088 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
6089 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
6090 \c     else
6091 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
6092 \c         context->Rbp = rsp[-3];
6093 \c         context->Rbx = rsp[-2];
6094 \c         context->R15 = rsp[-1];
6095 \c     }
6096 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
6098 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
6099 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
6100 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
6101 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
6102 \c     return ExceptionContinueSearch;
6103 \c }
6105 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
6106 structure does not have to contain any information about stack frame
6107 and its layout.
6109 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
6111 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
6112 linking with the \i{DJGPP} linker.
6114 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6116 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
6117 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
6118 the \c{info} section type are not supported.
6120 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
6122 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces Mach-O
6123 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
6124 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
6126 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6128 \S{machosect} \c{macho} extensions to the \c{SECTION} Directive
6129 \I{SECTION, macho extensions to}
6131 The \c{macho} output format specifies section names in the format
6132 "\e{segment}\c{,}\e{section}".  No spaces are allowed around the
6133 comma.  The following flags can also be specified:
6135 \b \c{data} - this section contains initialized data items
6137 \b \c{code} - this section contains code exclusively
6139 \b \c{mixed} - this section contains both code and data
6141 \b \c{bss} - this section is uninitialized and filled with zero
6143 \b \c{zerofill} - same as \c{bss}
6145 \b \c{no_dead_strip} - inhibit dead code stripping for this section
6147 \b \c{live_support} - set the live support flag for this section
6149 \b \c{strip_static_syms} - strip static symbols for this section
6151 \b \c{debug} - this section contains debugging information
6153 \b \c{align=}\e{alignment} - specify section alignment
6155 The default is \c{data}, unless the section name is \c{__text} or
6156 \c{__bss} in which case the default is \c{text} or \c{bss},
6157 respectively.
6159 For compatibility with other Unix platforms, the following standard
6160 names are also supported:
6162 \c .text    = __TEXT,__text  text
6163 \c .rodata  = __DATA,__const data
6164 \c .data    = __DATA,__data  data
6165 \c .bss     = __DATA,__bss   bss
6167 If the \c{.rodata} section contains no relocations, it is instead put
6168 into the \c{__TEXT,__const} section unless this section has already
6169 been specified explicitly.  However, it is probably better to specify
6170 \c{__TEXT,__const} and \c{__DATA,__const} explicitly as appropriate.
6172 \S{machotls} \i{Thread Local Storage in Mach-O}\I{TLS}: \c{macho} special
6173 symbols and \i\c{WRT}
6175 Mach-O defines the following special symbols that can be used on the
6176 right-hand side of the \c{WRT} operator:
6178 \b \c{..tlvp} is used to specify access to thread-local storage.
6180 \b \c{..gotpcrel} is used to specify references to the Global Offset
6181    Table.  The GOT is supported in the \c{macho64} format only.
6183 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{subsections_via_symbols}
6185 The directive \c{subsections_via_symbols} sets the
6186 \c{MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS} flag in the Mach-O header, that effectively
6187 separates a block (or a subsection) based on a symbol. It is often used
6188 for eliminating dead codes by a linker.
6190 This directive takes no arguments.
6192 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
6193 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
6194 non-Mach-O builds of the same source code:
6196 \c      %pragma macho subsections_via_symbols
6198 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{no_dead_strip}
6200 The directive \c{no_dead_strip} sets the Mach-O \c{SH_NO_DEAD_STRIP}
6201 section flag on the section containing a a specific symbol.  This
6202 directive takes a list of symbols as its arguments.
6204 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
6205 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
6206 non-Mach-O builds of the same source code:
6208 \c      %pragma macho no_dead_strip symbol...
6210 \S{macho-pext} \c{macho} specific extensions to the \c{GLOBAL}
6211 Directive: \i\c{private_extern}
6213 The directive extension to \c{GLOBAL} marks the symbol with limited
6214 global scope. For example, you can specify the global symbol with
6215 this extension:
6217 \c global foo:private_extern
6218 \c foo:
6219 \c          ; codes
6221 Using with static linker will clear the private extern attribute.
6222 But linker option like \c{-keep_private_externs} can avoid it.
6224 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
6225 Format} Object Files
6227 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
6228 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
6229 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
6230 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. ELF provides a default output
6231 file-name extension of \c{.o}. \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
6233 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
6234 ABI with the CPU in 64-bit mode.
6236 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
6238 The ELF header specifies the application binary interface for the
6239 target operating system (OSABI).  This field can be set by using the
6240 \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
6241 system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX
6242 System V ABI" (0) which will work on most systems which support ELF.
6244 \S{elfsect} ELF extensions to the \c{SECTION} Directive
6245 \I{SECTION, ELF extensions to}
6247 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
6248 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
6249 and properties of sections you declare. Section types and properties
6250 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
6251 names}, but may still be
6252 overridden by these qualifiers.
6254 The available qualifiers are:
6256 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
6257 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
6258 which is not, such as an informational or comment section.
6260 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
6261 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
6262 which should not.
6264 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
6265 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
6266 not.
6268 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
6269 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
6270 example.
6272 \b \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
6273 contents given, such as a BSS section.
6275 \b \i\c{note} indicates that this section contains ELF notes. The
6276 content of ELF notes are specified using normal assembly instructions;
6277 it is up to the programmer to ensure these are valid ELF notes.
6279 \b \i\c{preinit_array} indicates that this section contains function
6280 addresses to be called before any other initialization has happened.
6282 \b \i\c{init_array} indicates that this section contains function
6283 addresses to be called during initialization.
6285 \b \i\c{fini_array} indicates that this section contains function
6286 pointers to be called during termination.
6288 \b \I{align, ELF attribute}\c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
6289 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
6290 requirements of the section.
6292 \b \c{byte}, \c{word}, \c{dword}, \c{qword}, \c{tword}, \c{oword},
6293 \c{yword}, or \c{zword} with an optional \c{*}\i{multiplier} specify
6294 the fundamental data item size for a section which contains either
6295 fixed-sized data structures or strings; it also sets a default
6296 alignment. This is generally used with the \c{strings} and \c{merge}
6297 attributes (see below.) For example \c{byte*4} defines a unit size of
6298 4 bytes, with a default alignment of 1; \c{dword} also defines a unit
6299 size of 4 bytes, but with a default alignment of 4. The \c{align=}
6300 attribute, if specified, overrides this default alignment.
6302 \b \I{pointer, ELF attribute}\c{pointer} is equivalent to \c{dword}
6303 for \c{elf32} or \c{elfx32}, and \c{qword} for \c{elf64}.
6305 \b \I{strings, ELF attribute}\c{strings} indicate that this section
6306 contains exclusively null-terminated strings. By default these are
6307 assumed to be byte strings, but a size specifier can be used to
6308 override that.
6310 \b \i\c{merge} indicates that duplicate data elements in this section
6311 should be merged with data elements from other object files. Data
6312 elements can be either fixed-sized objects or null-terminatedstrings
6313 (with the \c{strings} attribute.) A size specifier is required unless
6314 \c{strings} is specified, in which case the size defaults to \c{byte}.
6316 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
6317 thread local variables.
6319 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
6320 qualifiers are:
6322 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
6323 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
6325 \c section .text          progbits      alloc   exec    nowrite  align=16
6326 \c section .rodata        progbits      alloc   noexec  nowrite  align=4
6327 \c section .lrodata       progbits      alloc   noexec  nowrite  align=4
6328 \c section .data          progbits      alloc   noexec  write    align=4
6329 \c section .ldata         progbits      alloc   noexec  write    align=4
6330 \c section .bss           nobits        alloc   noexec  write    align=4
6331 \c section .lbss          nobits        alloc   noexec  write    align=4
6332 \c section .tdata         progbits      alloc   noexec  write    align=4   tls
6333 \c section .tbss          nobits        alloc   noexec  write    align=4   tls
6334 \c section .comment       progbits      noalloc noexec  nowrite  align=1
6335 \c section .preinit_array preinit_array alloc   noexec  nowrite  pointer
6336 \c section .init_array    init_array    alloc   noexec  nowrite  pointer
6337 \c section .fini_array    fini_array    alloc   noexec  nowrite  pointer
6338 \c section .note          note          noalloc noexec  nowrite  align=4
6339 \c section other          progbits      alloc   noexec  nowrite  align=1
6341 (Any section name other than those in the above table
6342  is treated by default like \c{other} in the above table.
6343  Please note that section names are case sensitive.)
6346 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: ELF Special
6347 Symbols and \i\c{WRT}
6349 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
6350 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
6351 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
6352 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
6353 types.
6355 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
6356 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
6357 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
6358 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
6360 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
6361 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
6362 beginning of the current section to the global offset table.
6363 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
6364 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
6365 result to get the real address of the GOT.
6367 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
6368 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
6369 the specified location, so that adding on the address of the GOT
6370 would give the real address of the location you wanted.
6372 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
6373 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6374 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
6375 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
6376 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
6377 address of the symbol.
6379 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
6380 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
6381 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
6382 only use this in contexts which would generate a PC-relative
6383 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
6384 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
6385 entries absolutely.
6387 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
6388 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
6389 relative to the start of the section and then adding on the offset
6390 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
6391 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
6392 peculiarity of the dynamic linker.
6394 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
6395 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
6397 \S{elftls} \i{Thread Local Storage in ELF}\I{TLS}: \c{elf} Special
6398 Symbols and \i\c{WRT}
6400 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
6401 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
6402 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6403 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
6404 of the symbol with code such as:
6406 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
6407 \c        mov  [gs:eax],ebx
6410 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
6411 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
6412 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6413 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
6414 of the symbol with code such as:
6416 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
6417 \c        mov   rcx,[fs:rax]
6420 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6421 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
6423 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
6424 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
6425 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
6426 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
6427 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
6428 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
6429 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
6430 to specify these features.
6432 You can specify whether a global variable is a function or a data
6433 object by suffixing the name with a colon and the word
6434 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
6435 \c{data}.) For example:
6437 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
6439 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
6440 \c{hashtable} as a data object.
6442 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
6443 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
6444 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
6445 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
6447 \c global   hashlookup:function hidden
6449 Since version 2.15, it is possible to specify symbols binding. The keywords
6450 are: \i\c{weak} to generate weak symbol or \i\c{strong}. The default is \i\c{strong}.
6452 You can also specify the size of the data associated with the
6453 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
6454 forward references) after the type specifier. Like this:
6456 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
6458 \c hashtable:
6459 \c         db this,that,theother  ; some data here
6460 \c .end:
6462 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
6463 place that information into the \c{ELF} symbol table.
6465 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
6466 writing shared library code. For more information, see
6467 \k{picglobal}.
6470 \S{elfextrn} \c{elf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6471 elf extensions to}\I{EXTERN, elf extensions to}
6473 Since version 2.15 it is possible to specify keyword \i\c{weak} to generate weak external
6474 reference. Example:
6476 \c extern weak_ref:weak
6479 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
6480 \I{COMMON, elf extensions to}
6482 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
6483 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
6484 common variables. This is done by putting a number (which must be a
6485 power of two) after the name and size of the common variable,
6486 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
6487 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
6489 \c common  dwordarray 128:4
6491 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
6492 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
6495 \S{elf16} 16-bit code and ELF
6496 \I{ELF, 16-bit code}
6498 Older versions of the \c{ELF32} specification did not provide
6499 relocations for 8- and 16-bit values. It is now part of the formal
6500 specification, and any new enough linker should support them.
6502 ELF has currently no support for segmented programming.
6504 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
6505 \I{ELF, debug formats}
6507 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
6508 Line number information is generated for all executable sections, but please
6509 note that only the ".text" section is executable by default.
6511 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
6513 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
6514 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
6515 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
6516 the magic number in the first four bytes of the file is
6517 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
6518 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
6519 implementation does not.
6521 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6523 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
6524 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
6525 extensions to any standard directives. It supports only the three
6526 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6529 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
6530 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
6532 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
6533 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
6534 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
6535 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
6536 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
6537 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
6538 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
6540 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6542 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
6543 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
6544 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
6545 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
6546 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
6548 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
6549 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
6550 this.
6553 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
6555 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
6556 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
6557 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
6558 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
6559 itself \c{a.out}.
6561 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
6562 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6564 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
6565 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
6566 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
6567 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
6568 only special symbol supported is \c{..start}.
6571 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
6572 Format}
6574 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
6575 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
6576 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
6577 format the internal structure of the assembler.
6579 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
6580 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
6581 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
6582 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
6584 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
6585 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
6586 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
6587 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
6588 execute an RDF executable under Linux.
6590 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
6591 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6594 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
6596 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
6597 library to be linked to the module, either at load time or run time.
6598 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
6599 which is the name of the module:
6601 \c     library  mylib.rdl
6604 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
6606 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
6607 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
6608 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
6609 of current module:
6611 \c     module  mymodname
6613 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
6614 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
6615 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
6617 \c     module  $kernel.core
6620 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6621 rdf extensions to}
6623 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6624 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6625 telling the linker do not strip it from target executable or library
6626 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6627 is a procedure (function) or data object.
6629 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6630 symbol exported:
6632 \c     global  sys_open:export
6634 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6635 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6637 \c     global  sys_open:export proc
6639 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6640 or \i\c{object} to the directive:
6642 \c     global  kernel_ticks:export data
6645 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6646 rdf extensions to}
6648 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6649 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6650 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6651 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6652 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6653 (function) or data object. For example:
6655 \c     library $libc
6656 \c     extern  _open:import
6657 \c     extern  _printf:import proc
6658 \c     extern  _errno:import data
6660 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6661 a hint as to where to find requested symbols.
6664 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6666 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6667 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6668 transactions between the main body of NASM and the output-format
6669 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6670 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6671 of the various requests the main program makes of the output driver,
6672 and in what order they happen.
6674 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6676 \c nasm -f dbg filename.asm
6678 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6679 However, this will not work well on files which were designed for a
6680 different object format, because each object format defines its own
6681 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6682 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6683 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6684 native object format selected:
6686 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6687 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6689 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6690 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6691 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6692 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6693 the final diagnostic output.
6695 This workaround will still typically not work for programs intended
6696 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6697 directives have side effects of defining the segment and group names
6698 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6699 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6700 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6701 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6703 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6704 them all to its output file.
6706 \c{dbg} accepts and logs any \c{%pragma}, but the specific
6707 \c{%pragma}:
6709 \c      %pragma dbg maxdump <size>
6711 where \c{<size>} is either a number or \c{unlimited}, can be used to
6712 control the maximum size for dumping the full contents of a
6713 \c{rawdata} output object.
6716 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6718 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6719 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6720 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6721 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6722 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6725 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6727 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6728 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6729 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6730 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6731 support the \c{.COM} format.
6733 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6734 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
6735 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6736 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6737 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6738 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6739 Yann Guidon for contributing the code for this.
6741 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6742 future releases.
6745 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6747 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6748 by linking \c{.OBJ} files together.
6750 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6751 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6752 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6753 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6754 An LZH archiver can be found at
6755 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6756 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6757 sources) called \i{FREELINK}, available from
6758 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6759 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6760 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6761 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6762 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6764 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6765 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6766 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6767 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6768 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6769 field in the output file header; if more than one defines a start
6770 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6772 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6773 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6774 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6775 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6776 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6777 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6779 \c segment code
6781 \c ..start:
6782 \c         mov     ax,data
6783 \c         mov     ds,ax
6784 \c         mov     ax,stack
6785 \c         mov     ss,ax
6786 \c         mov     sp,stacktop
6788 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6789 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6790 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6791 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6792 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6793 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6794 execute on.
6796 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6797 beginning of this code, which means that will be the entry point
6798 into the resulting executable file.
6800 \c         mov     dx,hello
6801 \c         mov     ah,9
6802 \c         int     0x21
6804 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6805 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6806 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6807 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6809 \c         mov     ax,0x4c00
6810 \c         int     0x21
6812 This terminates the program using another DOS system call.
6814 \c segment data
6816 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6818 The data segment contains the string we want to display.
6820 \c segment stack stack
6821 \c         resb 64
6822 \c stacktop:
6824 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6825 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6826 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6827 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6828 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6829 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6830 type \c{STACK}.
6832 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6833 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6834 world' and then exit.
6837 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6839 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6840 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6841 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6842 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6843 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6844 \c{.EXE} files.
6846 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6847 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6848 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6850 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6851 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6852 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6853 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6854 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6855 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6856 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6857 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6858 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6860 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6861 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6862 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6863 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6864 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6865 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6866 explicitly issue one of your own.
6868 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6869 since this would require a relocation in the header, and things
6870 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6871 base by copying it out of \c{CS} instead.
6873 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6874 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6875 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6876 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6877 \c{EXE_stack 64}.
6879 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6880 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6881 \c{binexe.asm}.
6884 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6886 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6887 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6888 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6889 output format.
6892 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6894 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6895 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6896 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6897 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6898 like
6900 \c         org 100h
6902 \c section .text
6904 \c start:
6905 \c         ; put your code here
6907 \c section .data
6909 \c         ; put data items here
6911 \c section .bss
6913 \c         ; put uninitialized data here
6915 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6916 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6917 you want to and the code will still end up at the front of the file
6918 where it belongs.
6920 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6921 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6922 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6923 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6924 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6925 run.
6927 To assemble the above program, you should use a command line like
6929 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6931 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6932 explicit output file name were specified, so you have to override it
6933 and give the desired file name.
6936 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6938 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6939 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6940 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6941 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6942 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6943 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6944 file.
6946 If you do this, you need to take care of several things:
6948 \b The first object file containing code should start its code
6949 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6950 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6951 segment, so that the linker or converter program does not have to
6952 adjust address references within the file when generating the
6953 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6954 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6955 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6956 in MASM-compatible assemblers.
6958 \b You don't need to define a stack segment.
6960 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6961 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6962 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6963 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6966 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6968 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6969 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6970 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6971 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6972 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6973 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6974 your code segment.
6976 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6977 the various routines inside the driver which do the work. This
6978 structure should be defined at the start of the code segment, even
6979 though it is not actually code.
6981 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6982 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6983 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6984 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6987 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6989 This section covers the basics of writing assembly routines that
6990 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6991 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6992 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6995 \S{16cunder} External Symbol Names
6997 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6998 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6999 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7000 appears in the C program. So, for example, the function a C
7001 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
7002 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
7003 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
7004 not have to worry about name clashes with C symbols.
7006 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
7007 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
7009 \c %macro  cglobal 1
7011 \c   global  _%1
7012 \c   %define %1 _%1
7014 \c %endmacro
7016 \c %macro  cextern 1
7018 \c   extern  _%1
7019 \c   %define %1 _%1
7021 \c %endmacro
7023 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
7024 \c{%rep} construct could solve this.)
7026 If you then declare an external like this:
7028 \c cextern printf
7030 then the macro will expand it as
7032 \c extern  _printf
7033 \c %define printf _printf
7035 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
7036 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
7038 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
7039 before defining the symbol in question, but you would have had to do
7040 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
7042 Also see \k{opt-pfix}.
7044 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
7046 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
7047 directly; you have to keep track yourself of which one you are
7048 writing for. This means you have to keep track of the following
7049 things:
7051 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
7052 functions are near. This means that function pointers, when stored
7053 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
7054 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
7055 never changes its value, and always gives the segment part of the
7056 full function address), and that functions are called using ordinary
7057 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
7058 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
7059 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
7060 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
7062 \b In models using more than one code segment (medium, large and
7063 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
7064 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
7065 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
7066 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
7067 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
7068 \c{CALL FAR} to call external routines.
7070 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
7071 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
7072 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
7073 segment part of the full data item address).
7075 \b In models using more than one data segment (compact, large and
7076 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
7077 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
7078 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
7079 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
7080 pointers you are passed.
7082 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
7083 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
7084 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
7085 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
7086 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
7088 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
7089 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
7090 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
7091 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
7092 and global data items can both be accessed easily without changing
7093 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
7094 segments. However, some memory models (though not the standard
7095 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
7096 same value to be removed. Be careful about functions' local
7097 variables in this latter case.
7099 In models with a single code segment, the segment is called
7100 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
7101 to be linked into the same place as the main code segment. In models
7102 with a single data segment, or with a default data segment, it is
7103 called \i\c{_DATA}.
7106 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
7108 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
7109 16-bit programs is as follows. In the following description, the
7110 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
7111 doing the calling and the function which gets called.
7113 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7114 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7115 argument specified to the function is pushed last).
7117 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
7118 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
7119 memory model.
7121 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7122 actually necessary, in functions which do not need to access their
7123 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
7124 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
7125 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
7126 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
7127 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
7128 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
7130 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
7131 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
7132 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
7133 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
7134 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
7135 a large-model (far) function, the segment part of the return address
7136 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
7137 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
7138 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
7139 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
7140 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
7141 parameters in reverse order means that the function knows where to
7142 find its first parameter, which tells it the number and type of the
7143 remaining ones.
7145 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
7146 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7147 accessible at negative offsets from \c{BP}.
7149 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7150 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
7151 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
7152 compiler) returned in \c{ST0}.
7154 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
7155 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7156 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
7157 memory model.
7159 \b When the caller regains control from the callee, the function
7160 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7161 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
7162 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7163 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7164 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7165 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7166 removing.
7168 It is instructive to compare this calling convention with that for
7169 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
7170 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
7171 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
7172 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
7173 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
7174 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
7175 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
7176 which means that a compiler can give better guarantees about
7177 sequence points without performance suffering.
7179 Thus, you would define a function in C style in the following way.
7180 The following example is for small model:
7182 \c global  _myfunc
7184 \c _myfunc:
7185 \c         push    bp
7186 \c         mov     bp,sp
7187 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
7188 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
7190 \c         ; some more code
7192 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
7193 \c         pop     bp
7194 \c         ret
7196 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
7197 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
7198 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
7199 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
7200 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
7201 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
7203 At the other end of the process, to call a C function from your
7204 assembly code, you would do something like this:
7206 \c extern  _printf
7208 \c       ; and then, further down...
7210 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
7211 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
7212 \c       call    _printf
7213 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
7215 \c       ; then those data items...
7217 \c segment _DATA
7219 \c myint         dw    1234
7220 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7222 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
7223 code
7225 \c     int myint = 1234;
7226 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7228 In large model, the function-call code might look more like this. In
7229 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
7230 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
7231 it first.
7233 \c       push    word [myint]
7234 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
7235 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
7236 \c       call    far _printf
7237 \c       add    sp,byte 6
7239 The integer value still takes up one word on the stack, since large
7240 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
7241 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
7242 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
7243 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
7244 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
7245 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
7246 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
7247 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
7248 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
7249 word of parameters.
7252 \S{16cdata} Accessing Data Items
7254 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7255 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7256 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7257 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7258 accessed from assembler as
7260 \c extern _i
7262 \c         mov ax,[_i]
7264 And to declare your own integer variable which C programs can access
7265 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7266 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7268 \c global  _j
7270 \c _j      dw      0
7272 To access a C array, you need to know the size of the components of
7273 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
7274 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7275 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
7276 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7277 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
7278 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
7279 \c{float}, and 8 for \c{double}.
7281 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7282 the base of the structure to the field you are interested in. You
7283 can either do this by converting the C structure definition into a
7284 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
7285 one offset and using just that.
7287 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7288 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7289 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
7290 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7291 Typically, you might find that a structure like
7293 \c struct {
7294 \c     char c;
7295 \c     int i;
7296 \c } foo;
7298 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
7299 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
7300 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
7301 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7302 out how your own compiler does it.
7305 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
7307 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
7308 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
7309 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7310 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7311 the work involved in keeping track of the calling convention.
7313 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
7314 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
7316 An example of an assembly function using the macro set is given
7317 here:
7319 \c proc    _nearproc
7321 \c %$i     arg
7322 \c %$j     arg
7323 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7324 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7325 \c         add     ax,[bx]
7327 \c endproc
7329 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
7330 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7331 integer. It returns \c{i + *j}.
7333 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7334 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7335 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7336 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7337 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7338 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7339 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7341 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
7342 compact-model code) by default. You can have it generate far
7343 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
7344 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
7345 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
7346 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
7347 dependency on whether data pointers are far or not.
7349 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7350 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
7351 many function parameters will be of type \c{int}.
7353 The large-model equivalent of the above function would look like this:
7355 \c %define FARCODE
7357 \c proc    _farproc
7359 \c %$i     arg
7360 \c %$j     arg     4
7361 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7362 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7363 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
7364 \c         add     ax,[bx]
7366 \c endproc
7368 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
7369 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
7370 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
7373 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
7375 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
7376 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
7378 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
7379 not required for Pascal.
7381 \b The memory model is always large: functions are far, data
7382 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
7383 (Actually, some functions are near, but only those functions that
7384 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
7385 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
7386 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
7387 data declared in a Pascal program goes into the default data
7388 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
7389 when control is passed to your assembly code. The only things that
7390 do not live in the default data segment are local variables (they
7391 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
7392 data \e{pointers}, however, are far.
7394 \b The function calling convention is different - described below.
7396 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
7398 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
7399 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
7400 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
7403 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
7405 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
7406 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
7407 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
7408 used to denote the function doing the calling and the function which
7409 gets called.
7411 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7412 after another, in normal order (left to right, so that the first
7413 argument specified to the function is pushed first).
7415 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
7416 control to the callee.
7418 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7419 actually necessary, in functions which do not need to access their
7420 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
7421 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
7422 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
7423 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
7424 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
7425 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7427 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
7428 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
7429 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
7430 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
7431 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
7432 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
7433 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
7435 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
7436 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7437 accessible at negative offsets from \c{BP}.
7439 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7440 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
7441 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
7442 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
7443 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
7444 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
7445 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
7446 places the returned string value at that location. The pointer is
7447 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
7448 \c{RETF} instruction.
7450 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
7451 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7452 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
7453 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
7454 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
7455 to be removed from the stack as a side effect of the return
7456 instruction.
7458 \b When the caller regains control from the callee, the function
7459 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
7460 do nothing further.
7462 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
7463 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
7465 \c global  myfunc
7467 \c myfunc: push    bp
7468 \c         mov     bp,sp
7469 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
7470 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
7471 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
7473 \c         ; some more code
7475 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
7476 \c         pop     bp
7477 \c         retf    4               ; total size of params is 4
7479 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
7480 assembly code, you would do something like this:
7482 \c extern  SomeFunc
7484 \c        ; and then, further down...
7486 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
7487 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
7488 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
7489 \c        call   far SomeFunc
7491 This is equivalent to the Pascal code
7493 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
7494 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
7497 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
7498 Name Restrictions
7500 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
7501 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
7502 reading and understanding the various information contained in a
7503 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
7504 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
7505 restrictions:
7507 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
7508 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
7510 \b initialized data must be in a segment whose name is either
7511 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
7513 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
7514 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
7516 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
7517 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
7520 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
7522 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
7523 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
7524 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
7525 definition ensures that functions are far (it implies
7526 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
7527 generated with an operand.
7529 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
7530 argument offsets; you must declare your function's arguments in
7531 reverse order. For example:
7533 \c %define PASCAL
7535 \c proc    _pascalproc
7537 \c %$j     arg 4
7538 \c %$i     arg
7539 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7540 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7541 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
7542 \c         add     ax,[bx]
7544 \c endproc
7546 This defines the same routine, conceptually, as the example in
7547 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
7548 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
7549 and the contents of the pointer. The only difference between this
7550 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
7551 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
7552 reverse order.
7555 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
7557 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
7558 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
7559 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
7560 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
7561 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
7562 shared libraries.
7564 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
7565 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
7566 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
7567 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
7568 address space no matter what segment you work relative to, and that
7569 you should ignore all segment registers completely. When writing
7570 flat-model application code, you never need to use a segment
7571 override or modify any segment register, and the code-section
7572 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
7573 space as the data-section addresses you access your variables by and
7574 the stack-section addresses you access local variables and procedure
7575 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
7576 offset part.
7579 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
7581 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
7582 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
7583 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
7586 \S{32cunder} External Symbol Names
7588 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
7589 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
7590 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7591 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
7592 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
7593 underscore on their assembly-language names.
7595 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
7596 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
7597 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
7598 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
7599 though, the leading underscore should not be used.
7601 See also \k{opt-pfix}.
7603 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
7605 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
7606 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
7607 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
7608 the function doing the calling and the function which gets called.
7610 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7611 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7612 argument specified to the function is pushed last).
7614 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
7615 control to the callee.
7617 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7618 actually necessary, in functions which do not need to access their
7619 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
7620 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
7621 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
7622 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
7623 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
7624 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7626 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7627 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7628 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7629 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7630 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7631 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7632 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7633 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7634 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7635 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7636 and type of the remaining ones.
7638 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7639 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7640 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7642 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7643 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7644 of the value. Floating-point results are typically returned in
7645 \c{ST0}.
7647 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7648 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7649 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7651 \b When the caller regains control from the callee, the function
7652 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7653 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7654 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7655 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7656 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7657 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7658 removing.
7660 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7661 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7662 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7663 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7664 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7665 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7666 still pushed in right-to-left order.
7668 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7670 \c global  _myfunc
7672 \c _myfunc:
7673 \c         push    ebp
7674 \c         mov     ebp,esp
7675 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7676 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7678 \c         ; some more code
7680 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7681 \c         ret
7683 At the other end of the process, to call a C function from your
7684 assembly code, you would do something like this:
7686 \c extern  _printf
7688 \c         ; and then, further down...
7690 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7691 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7692 \c         call    _printf
7693 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7695 \c         ; then those data items...
7697 \c segment _DATA
7699 \c myint       dd   1234
7700 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7702 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7704 \c     int myint = 1234;
7705 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7708 \S{32cdata} Accessing Data Items
7710 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7711 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7712 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7713 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7714 accessed from assembler as
7716 \c           extern _i
7717 \c           mov eax,[_i]
7719 And to declare your own integer variable which C programs can access
7720 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7721 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7723 \c           global _j
7724 \c _j        dd 0
7726 To access a C array, you need to know the size of the components of
7727 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7728 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7729 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7730 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7731 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7732 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7733 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7734 are also 4 bytes long.
7736 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7737 the base of the structure to the field you are interested in. You
7738 can either do this by converting the C structure definition into a
7739 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7740 one offset and using just that.
7742 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7743 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7744 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7745 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7746 Typically, you might find that a structure like
7748 \c struct {
7749 \c     char c;
7750 \c     int i;
7751 \c } foo;
7753 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7754 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7755 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7756 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7757 out how your own compiler does it.
7760 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7762 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7763 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7764 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7765 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7766 the work involved in keeping track of the calling convention.
7768 An example of an assembly function using the macro set is given
7769 here:
7771 \c proc    _proc32
7773 \c %$i     arg
7774 \c %$j     arg
7775 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7776 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7777 \c         add     eax,[ebx]
7779 \c endproc
7781 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7782 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7783 integer. It returns \c{i + *j}.
7785 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7786 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7787 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7788 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7789 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7790 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7791 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7793 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7794 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7795 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7798 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7799 Libraries}
7801 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7802 because it contains support for \i{position-independent code}
7803 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7804 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7805 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7807 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7808 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7809 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7810 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7812 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7813 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7814 of the running process. The contents of the library's code section
7815 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7817 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7818 this:
7820 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7822 Instead, the linker provides an area of memory called the
7823 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7824 constant distance from your library's code, so if you can find out
7825 where your library is loaded (which is typically done using a
7826 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7827 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7828 linker-generated entries in the GOT.
7830 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7831 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7832 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7833 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7834 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7835 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7838 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7840 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7841 external symbol:
7843 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7844 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7846 At the beginning of any function in your shared library which plans
7847 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7848 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7849 in this form:
7851 \c func:   push    ebp
7852 \c         mov     ebp,esp
7853 \c         push    ebx
7854 \c         call    .get_GOT
7855 \c .get_GOT:
7856 \c         pop     ebx
7857 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7859 \c         ; the function body comes here
7861 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7862 \c         mov     esp,ebp
7863 \c         pop     ebp
7864 \c         ret
7866 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7867 second leading underscore.)
7869 The first two lines of this function are simply the standard C
7870 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7871 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7872 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7873 libraries use this register to store the address of the GOT.
7875 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7876 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7877 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7878 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7879 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7880 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7881 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7882 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7883 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7884 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7885 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7886 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7887 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7888 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7889 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7890 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7892 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7893 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7894 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7896 \c %macro  get_GOT 0
7898 \c         call    %%getgot
7899 \c   %%getgot:
7900 \c         pop     ebx
7901 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7903 \c %endmacro
7905 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7907 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7908 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7909 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7910 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7911 way this works is like this:
7913 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7915 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7916 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7917 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7918 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7920 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7921 them, they are shared between code modules in the library, but do
7922 not get exported from the library to the program that loaded it.
7923 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7924 can access them in the same way as local variables, using the above
7925 \c{..gotoff} mechanism.
7927 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7928 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7929 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7932 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7934 If your library needs to get at an external variable (external to
7935 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7936 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7937 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7938 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7939 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7940 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7941 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7942 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7943 you would code
7945 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7947 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7948 linker, when it builds the shared library, collects together every
7949 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7950 has every necessary entry present.
7952 Common variables must also be accessed in this way.
7955 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7957 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7958 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7959 you have to give the size of the data item. This is because the
7960 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7961 entries for any exported functions, and also moves exported data
7962 items away from the library's data section in which they were
7963 declared.
7965 So to export a function to users of the library, you must use
7967 \c global  func:function           ; declare it as a function
7969 \c func:   push    ebp
7971 \c         ; etc.
7973 And to export a data item such as an array, you would have to code
7975 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7977 \c array:  resd    128
7978 \c .end:
7980 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7981 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7982 end up living in the data section of the main program, rather than
7983 in your library's data section, where you declared it. So you will
7984 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7985 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7986 effectively, it has become).
7988 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7989 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7990 sort of code:
7992 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7994 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7995 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7996 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7997 pointing at your data section instead of at the exported global
7998 which resides elsewhere.
8000 Instead of the above code, then, you must write
8002 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
8004 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
8005 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
8006 at that address, rather than just relocating by section base.
8008 Either method will work for functions: referring to one of your
8009 functions by means of
8011 \c funcptr:        dd      my_function
8013 will give the user the address of the code you wrote, whereas
8015 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
8017 will give the address of the procedure linkage table for the
8018 function, which is where the calling program will \e{believe} the
8019 function lives. Either address is a valid way to call the function.
8022 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
8024 Calling procedures outside your shared library has to be done by
8025 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
8026 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
8027 library code can make calls to the PLT in a position-independent
8028 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
8029 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
8030 in the main program can be transparently passed off to their real
8031 destinations.
8033 To call an external routine, you must use another special PIC
8034 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
8035 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
8036 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
8037 ..plt}.
8040 \S{link} Generating the Library File
8042 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
8043 you then generate your shared library with a command such as
8045 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
8046 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
8048 For ELF, if your shared library is going to reside in system
8049 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
8050 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
8051 library file name, with a version number, into the library:
8053 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
8055 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
8056 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
8059 \C{mixsize} Mixing 16- and 32-bit Code
8061 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
8062 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
8063 writing operating system code such as protected-mode initialisation
8064 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
8065 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
8066 one, or jumps between different-size segments.
8069 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
8071 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
8072 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
8073 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
8074 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
8075 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
8076 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
8077 instruction you need, since everything before it can be done in pure
8078 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
8080 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
8081 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
8082 segment, so just coding, for example,
8084 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
8086 will not work, since the offset part of the address will be
8087 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
8088 one.
8090 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
8091 generate the required instruction by coding it manually, using
8092 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
8093 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
8095 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
8097 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
8098 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
8099 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
8100 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
8101 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
8102 segment to a 32-bit one.
8104 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
8105 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
8107 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
8109 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
8110 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
8111 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
8114 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
8115 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
8117 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
8118 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
8119 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
8120 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
8121 32-bit segment, or vice versa.
8123 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
8124 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
8125 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
8126 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
8128 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
8129 the address, since any effective address containing a 32-bit
8130 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
8132 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
8133 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
8135 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
8136 instruction and a register) if you already know the precise offset
8137 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
8138 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
8139 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
8141 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
8142 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
8144 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
8146 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
8147 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
8148 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
8150 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
8152 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
8153 which controls the size of the data stored at the address, with the
8154 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
8155 address itself. The two can quite easily be different:
8157 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
8159 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
8160 offset.
8162 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
8163 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
8165 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
8167 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
8168 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
8169 offset), and calls that address.
8172 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
8174 The other way you might want to access data might be using the
8175 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
8176 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
8177 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
8178 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
8180 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
8181 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
8182 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
8183 desired address into \c{ESI} and then code
8185 \c         a32     lodsb
8187 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
8188 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
8189 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
8190 corresponding \c{a16} prefix can be used.
8192 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
8193 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
8194 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
8195 instructions with implicit addressing:
8196 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
8197 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
8198 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
8199 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
8200 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
8201 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
8202 Also, the
8203 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
8204 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
8205 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
8206 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
8207 size from the code segment.
8209 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
8210 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
8211 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
8212 give the value of the segment register being manipulated. To force
8213 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
8214 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
8216 \c         o16 push    ss
8217 \c         o16 push    ds
8219 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
8220 registers into the space which would normally be consumed by pushing
8221 one.
8223 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
8224 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
8227 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
8229 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
8230 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
8231 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
8232 write position-independent code for shared libraries.
8234 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
8235 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
8236 registers, which still add their bases.
8238 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
8239 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
8240 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
8241 probably desirable to make that the default, using the directive
8242 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
8244 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
8245 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
8246 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
8247 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
8248 Please see the ABI documentation for your platform.
8250 64-bit platforms differ in the sizes of the C/C++ fundamental
8251 datatypes, not just from 32-bit platforms but from each other.  If a
8252 specific size data type is desired, it is probably best to use the
8253 types defined in the standard C header \c{<inttypes.h>}.
8255 All known 64-bit platforms except some embedded platforms require that
8256 the stack is 16-byte aligned at the entry to a function.  In order to
8257 enforce that, the stack pointer (\c{RSP}) needs to be aligned on an
8258 \c{odd} multiple of 8 bytes before the \c{CALL} instruction.
8260 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
8261 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
8262 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
8263 set to zero.
8265 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
8267 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
8268 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
8270 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
8271 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
8272 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
8273 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
8275 This is consistent with the AMD documentation and most other
8276 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
8277 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
8278 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
8279 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
8280 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
8281 can be used for this purpose.
8283 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
8285 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
8286 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
8287 immediates to 32 bits.
8289 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
8291 \c      MOV reg64,imm64
8293 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
8294 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
8295 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
8296 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
8297 immediate as \c{DWORD}:
8299 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
8300 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
8301 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
8302 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
8304 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
8306 If optimization is enabled and NASM can determine at assembly time
8307 that a shorter instruction will suffice, the shorter instruction will
8308 be emitted unless of course \c{STRICT QWORD} or \c{STRICT DWORD} is
8309 specified (see \k{strict}):
8311 \c      mov rax,1               ; Assembles as "mov eax,1" (5 bytes)
8312 \c      mov rax,strict qword 1  ; Full 10-byte instruction
8313 \c      mov rax,strict dword 1  ; 7-byte instruction
8314 \c      mov rax,symbol          ; 10 bytes, not known at assembly time
8315 \c      lea rax,[rel symbol]    ; 7 bytes, usually preferred by the ABI
8317 Note that \c{lea rax,[rel symbol]} is position-independent, whereas
8318 \c{mov rax,symbol} is not.  Most ABIs prefer or even require
8319 position-independent code in 64-bit mode.  However, the \c{MOV}
8320 instruction is able to reference a symbol anywhere in the 64-bit
8321 address space, whereas \c{LEA} is only able to access a symbol within
8322 within 2 GB of the instruction itself (see below.)
8324 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
8325 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
8326 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
8327 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
8328 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
8329 displacement size as \c{ABS QWORD}:
8331 \c      default abs
8333 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
8334 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
8335 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
8337 \c      default rel
8339 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
8340 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
8341 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
8342 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
8344 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
8345 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
8347 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
8349 On Unix, the 64-bit ABI as well as the x32 ABI (32-bit ABI with the
8350 CPU in 64-bit mode) is defined by the documents at:
8352 \W{http://www.nasm.us/abi/unix64}\c{http://www.nasm.us/abi/unix64}
8354 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
8355 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
8357 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
8358 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
8359 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
8360 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
8361 calls, and thus are available for use by the function without saving.
8363 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
8365 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
8366 double}, which is 80 bits (\c{TWORD}) on most platforms (Android is
8367 one exception; there \c{long double} is 64 bits and treated the same
8368 as \c{double}.)  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to
8369 \c{XMM7}; return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed
8370 on the stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
8372 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
8374 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
8376 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
8378 \c      void foo(long a, double b, int c)
8380 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
8382 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
8384 The Win64 ABI is described by the document at:
8386 \W{http://www.nasm.us/abi/win64}\c{http://www.nasm.us/abi/win64}
8388 What follows is a simplified summary.
8390 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
8391 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
8392 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
8393 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
8394 use by the function without saving.
8396 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
8398 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
8399 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
8400 return is \c{XMM0} only.
8402 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
8404 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
8406 \c      void foo(long long a, double b, int c)
8408 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
8410 \C{trouble} Troubleshooting
8412 This chapter describes some of the common problems that users have
8413 been known to encounter with NASM, and answers them.  If you think you
8414 have found a bug in NASM, please see \k{bugs}.
8417 \H{problems} Common Problems
8419 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
8421 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
8422 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
8423 deliberate design feature, connected to predictability of output:
8424 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
8425 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
8426 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
8427 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
8428 have NASM produce the more efficient code automatically enable
8429 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
8432 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
8434 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
8435 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
8436 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
8437 longer.
8439 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
8440 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
8441 type of processor the code it is generating will be run on; so it
8442 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
8443 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
8444 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
8445 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
8446 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
8447 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
8448 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
8449 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
8450 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
8453 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
8455 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
8456 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
8457 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
8458 sector, people who are used to MASM tend to code
8460 \c         ORG 0
8462 \c         ; some boot sector code
8464 \c         ORG 510
8465 \c         DW 0xAA55
8467 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
8468 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
8469 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
8471 \c         ORG 0
8473 \c         ; some boot sector code
8475 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8476 \c         DW 0xAA55
8478 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
8479 the output to move the assembly point up to 510. This method also
8480 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
8481 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
8482 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
8483 find out what's wrong with it.
8486 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
8488 The other common problem with the above code is people who write the
8489 \c{TIMES} line as
8491 \c         TIMES 510-$ DB 0
8493 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
8494 the difference between them is also a pure number and can happily be
8495 fed to \c{TIMES}.
8497 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
8498 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
8499 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
8500 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
8501 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
8502 information back to the expression evaluator. So from the
8503 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
8504 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
8505 is also not a pure number, but involves a section base. Values
8506 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
8508 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
8509 line in the form
8511 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8513 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
8514 and so their difference is a pure number. This will solve the
8515 problem and generate sensible code.
8517 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
8519                   The Netwide Disassembler, NDISASM
8521 \H{ndisintro} Introduction
8524 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
8525 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
8526 complete with a full instruction table, and not make as much use of
8527 it as possible, so here's a disassembler which shares the
8528 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
8530 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
8531 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
8532 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
8533 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
8534 disassembles.
8537 \H{ndisrun} Running NDISASM
8539 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
8541 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
8543 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
8544 provided of course that you remember to specify which it is to work
8545 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
8546 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
8548 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
8549 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
8550 summary of command line options.
8553 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
8555 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
8556 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
8557 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
8558 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
8559 this.
8561 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
8562 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
8563 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
8564 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
8565 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
8567 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
8569 \c        ndisasm -o100h filename.com
8571 will do the trick.
8574 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
8576 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
8577 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
8578 will faithfully plough through the data section, producing machine
8579 instructions wherever it can (although most of them will look
8580 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
8581 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
8582 Then it will reach the code section.
8584 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
8585 instruction from part of the data section, and its file position is
8586 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
8587 entirely possible that another spurious instruction will get
8588 generated, starting with the final byte of the data section, and
8589 then the correct first instruction in the code section will not be
8590 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
8591 ideal.
8593 To avoid this, you can specify a `\i{synchronisation}' point, or indeed
8594 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
8595 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8596 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8597 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8598 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8599 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8600 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8601 the instructions in your code section.
8603 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8604 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8605 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8608 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8610 rather than
8612 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8614 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8615 to, just by repeating the \c{-s} option.
8618 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
8619 \I\c{auto-sync}
8621 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8622 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8623 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8624 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8625 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8626 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8627 needed.
8629 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8630 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8631 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8632 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8634 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8635 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8636 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8637 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8638 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8639 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8640 processed, there isn't much it can do about it...)
8642 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8643 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8644 the register contains) or involves a segment address (in which case
8645 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8646 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8648 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8649 points in all the right places, and save you from having to place
8650 any sync points manually. However, it should be stressed that
8651 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8652 you may still have to place some manually.
8654 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8655 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8656 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8657 options.
8659 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8660 fluke, something in your data section should disassemble to a
8661 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8662 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8663 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8664 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8665 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8666 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8667 suppress disassembly of the data area.
8670 \S{ndisother} Other Options
8672 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8673 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8674 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8675 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8677 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8678 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8679 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8680 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8681 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8682 anyway.
8685 \A{inslist} \i{Instruction List}
8687 \H{inslistintro} Introduction
8689 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8690 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8691 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8692  when appropriate, one or more usage flags.
8694 \& inslist.src
8696 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8698 \& changes.src
8700 \A{source} Building NASM from Source
8702 The source code for NASM is available from our website,
8703 \W{http://www.nasm.us/}{http://wwww.nasm.us/}, see \k{website}.
8705 \H{tarball} Building from a Source Archive
8707 The source archives available on the web site should be capable of
8708 building on a number of platforms.  This is the recommended method for
8709 building NASM to support platforms for which executables are not
8710 available.
8712 On a system which has Unix shell (\c{sh}), run:
8714 \c      sh configure
8715 \c      make everything
8717 A number of options can be passed to \c{configure}; see
8718 \c{sh configure --help}.
8720 A set of Makefiles for some other environments are also available;
8721 please see the file \c{Mkfiles/README}.
8723 To build the installer for the Windows platform, you will need the
8724 \i\e{Nullsoft Scriptable Installer}, \i{NSIS}, installed.
8726 To build the documentation, you will need a set of additional tools.
8727 The documentation is not likely to be able to build on non-Unix
8728 systems.
8730 \H{git} Building from the \i\c{git} Repository
8732 The NASM development tree is kept in a source code repository using
8733 the \c{git} distributed source control system.  The link is available
8734 on the website.  This is recommended only to participate in the
8735 development of NASM or to assist with testing the development code.
8737 To build NASM from the \c{git} repository you will need a Perl and, if
8738 building on a Unix system, GNU autoconf.
8740 To build on a Unix system, run:
8742 \c      sh autogen.sh
8744 to create the \c{configure} script and then build as listed above.
8746 \A{contact} Contact Information
8748 \H{website} Website
8750 NASM has a \i{website} at
8751 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}.
8753 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
8754 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
8755 the official web site in source form as well as binaries for a number
8756 of common platforms.
8758 \S{forums} User Forums
8760 Users of NASM may find the Forums on the website useful.  These are,
8761 however, not frequented much by the developers of NASM, so they are
8762 not suitable for reporting bugs.
8764 \S{develcom} Development Community
8766 The development of NASM is coordinated primarily though the
8767 \i\c{nasm-devel} mailing list.  If you wish to participate in
8768 development of NASM, please join this mailing list.  Subscription
8769 links and archives of past posts are available on the website.
8771 \H{bugs} \i{Reporting Bugs}\I{bugs}
8773 To report bugs in NASM, please use the \i{bug tracker} at
8774 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/} (click on "Bug
8775 Tracker"), or if that fails then through one of the contacts in
8776 \k{website}.
8778 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
8779 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
8780 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
8781 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
8782 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
8783 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
8784 there.
8786 If you do report a bug, \e{please} make sure your bug report includes
8787 the following information:
8789 \b What operating system you're running NASM under.  Linux,
8790 FreeBSD, NetBSD, MacOS X, Win16, Win32, Win64, MS-DOS, OS/2, VMS,
8791 whatever.
8793 \b If you compiled your own executable from a source archive, compiled
8794 your own executable from \c{git}, used the standard distribution
8795 binaries from the website, or got an executable from somewhere else
8796 (e.g. a Linux distribution.) If you were using a locally built
8797 executable, try to reproduce the problem using one of the standard
8798 binaries, as this will make it easier for us to reproduce your problem
8799 prior to fixing it.
8801 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
8802 it. Give us the precise command line, and the contents of the
8803 \c{NASMENV} environment variable if any.
8805 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
8806 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
8807 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
8808 got, and the exact linker command line. If the problem involves
8809 linking against object files generated by a compiler, tell us what
8810 compiler, what version, and what command line or options you used.
8811 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
8812 with the command-line version of the compiler.)
8814 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
8815 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
8816 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
8817 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
8818 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
8819 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
8820 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
8821 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
8822 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
8823 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
8824 demonstrate the problem is much easier to work with than a
8825 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
8826 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
8828 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
8829 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
8830 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
8831 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
8832 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
8833 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
8834 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
8835 generating'; `the object file produced from this source code crashes
8836 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
8837 should be 77 instead'.
8839 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
8840 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
8841 generates the same file, or whether the problem is related to
8842 portability issues between our development platforms and yours. We
8843 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
8844 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
8845 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
8846 for us.
8848 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
8849 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
8850 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
8851 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
8852 differently from us.