test: nasm-t -- Add aoutso test
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blobfb140e99f5e0ae124872e5b8cc08b54791cbb84f
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2018 The NASM Authors - All Rights Reserved
4 \#   See the file AUTHORS included with the NASM distribution for
5 \#   the specific copyright holders.
6 \#
7 \#   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8 \#   modification, are permitted provided that the following
9 \#   conditions are met:
11 \#   * Redistributions of source code must retain the above copyright
12 \#     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13 \#   * Redistributions in binary form must reproduce the above
14 \#     copyright notice, this list of conditions and the following
15 \#     disclaimer in the documentation and/or other materials provided
16 \#     with the distribution.
18 \#     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
19 \#     CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
20 \#     INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
21 \#     MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22 \#     DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
23 \#     CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24 \#     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
25 \#     NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
26 \#     LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27 \#     HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
28 \#     CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
29 \#     OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
30 \#     EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32 \# --------------------------------------------------------------------------
34 \# Source code to NASM documentation
37 \M{category}{Programming}
38 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
39 \M{year}{1996-2017}
40 \M{author}{The NASM Development Team}
41 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
42 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "LICENSE" distributed in the NASM archive.}
43 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
44 \M{infoname}{NASM}
45 \M{infofile}{nasm}
46 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
47 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
48 \M{logoyadj}{-72}
50 \& version.src
52 \IR{-D} \c{-D} option
53 \IR{-E} \c{-E} option
54 \IR{-F} \c{-F} option
55 \IR{-I} \c{-I} option
56 \IR{-M} \c{-M} option
57 \IR{-MD} \c{-MD} option
58 \IR{-MF} \c{-MF} option
59 \IR{-MG} \c{-MG} option
60 \IR{-MP} \c{-MP} option
61 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
62 \IR{-MT} \c{-MT} option
63 \IR{-MW} \c{-MW} option
64 \IR{-O} \c{-O} option
65 \IR{-P} \c{-P} option
66 \IR{-U} \c{-U} option
67 \IR{-X} \c{-X} option
68 \IR{-a} \c{-a} option
69 \IR{-d} \c{-d} option
70 \IR{-e} \c{-e} option
71 \IR{-f} \c{-f} option
72 \IR{-g} \c{-g} option
73 \IR{-i} \c{-i} option
74 \IR{-l} \c{-l} option
75 \IR{-o} \c{-o} option
76 \IR{-p} \c{-p} option
77 \IR{-s} \c{-s} option
78 \IR{-u} \c{-u} option
79 \IR{-v} \c{-v} option
80 \IR{-W} \c{-W} option
81 \IR{-Werror} \c{-Werror} option
82 \IR{-Wno-error} \c{-Wno-error} option
83 \IR{-w} \c{-w} option
84 \IR{-y} \c{-y} option
85 \IR{-Z} \c{-Z} option
86 \IR{!=} \c{!=} operator
87 \IR{$, here} \c{$}, Here token
88 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
89 \IR{$$} \c{$$} token
90 \IR{%} \c{%} operator
91 \IR{%%} \c{%%} operator
92 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
93 \IA{%-1}{%+1}
94 \IR{%0} \c{%0} parameter count
95 \IR{&} \c{&} operator
96 \IR{&&} \c{&&} operator
97 \IR{*} \c{*} operator
98 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
99 \IR{/} \c{/} operator
100 \IR{//} \c{//} operator
101 \IR{<} \c{<} operator
102 \IR{<<} \c{<<} operator
103 \IR{<=} \c{<=} operator
104 \IR{<>} \c{<>} operator
105 \IR{=} \c{=} operator
106 \IR{==} \c{==} operator
107 \IR{>} \c{>} operator
108 \IR{>=} \c{>=} operator
109 \IR{>>} \c{>>} operator
110 \IR{?} \c{?} MASM syntax
111 \IR{^} \c{^} operator
112 \IR{^^} \c{^^} operator
113 \IR{|} \c{|} operator
114 \IR{||} \c{||} operator
115 \IR{~} \c{~} operator
116 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
117 \IA{%$$}{%$}
118 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
119 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
120 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
121 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
122 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
123 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
124 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
125 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
126 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
127 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
128 variables
129 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
130 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
131 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
132 \IR{autoconf} Autoconf
133 \IR{bin} bin
134 \IR{bitwise and} bitwise AND
135 \IR{bitwise or} bitwise OR
136 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
137 \IR{block ifs} block IFs
138 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
139 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
140 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
141 \IR{bsd} BSD
142 \IR{c calling convention} C calling convention
143 \IR{c symbol names} C symbol names
144 \IA{critical expressions}{critical expression}
145 \IA{command line}{command-line}
146 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
147 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
148 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
149 \IA{character constants}{character constant}
150 \IR{codeview} CodeView debugging format
151 \IR{common object file format} Common Object File Format
152 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
153 in \c{elf}
154 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
155 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
156 \IR{declaring structure} declaring structures
157 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
158 \IR{devpac} DevPac
159 \IR{djgpp} DJGPP
160 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
161 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
162 \IR{dos} DOS
163 \IR{dos archive} DOS archive
164 \IR{dos source archive} DOS source archive
165 \IA{effective address}{effective addresses}
166 \IA{effective-address}{effective addresses}
167 \IR{elf} ELF
168 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
169 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
170 \IR{elf32} \c{elf32}
171 \IR{elf64} \c{elf64}
172 \IR{elfx32} \c{elfx32}
173 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
174 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
175 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
176 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
177 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
178 \IR{freebsd} FreeBSD
179 \IR{freelink} FreeLink
180 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
181 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
182 convention
183 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
184 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
185 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
186 \IR{got} GOT
187 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
188 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
189 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
190 \IR{intel number formats} Intel number formats
191 \IR{linux, elf} Linux, ELF
192 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
193 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
194 \IR{logical and} logical AND
195 \IR{logical or} logical OR
196 \IR{logical xor} logical XOR
197 \IR{mach object file format} Mach, object file format
198 \IA{mach-o}{macho}
199 \IR{mach-o} Mach-O, object file format
200 \IR{macho32} \c{macho32}
201 \IR{macho64} \c{macho64}
202 \IR{macos x} MacOS X
203 \IR{masm} MASM
204 \IA{memory reference}{memory references}
205 \IR{minix} Minix
206 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
207 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
208 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
209 \IR{mmx registers} MMX registers
210 \IA{modr/m}{modr/m byte}
211 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
212 \IR{ms-dos} MS-DOS
213 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
214 \IR{multipush} \c{multipush} macro
215 \IR{nan} NaN
216 \IR{nasm version} NASM version
217 \IR{netbsd} NetBSD
218 \IR{nsis} NSIS
219 \IR{nullsoft scriptable installer} Nullsoft Scriptable Installer
220 \IR{omf} OMF
221 \IR{openbsd} OpenBSD
222 \IR{operating system} operating system
223 \IR{os/2} OS/2
224 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
225 \IR{passes} passes, assembly
226 \IR{perl} Perl
227 \IR{pic} PIC
228 \IR{pharlap} PharLap
229 \IR{plt} PLT
230 \IR{plt} \c{PLT} relocations
231 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
232 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
233 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
234 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
235 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
236 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
237 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
238 Object File Format
239 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
240 \IA{repeating}{repeating code}
241 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
242 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
243 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
244 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
245 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
246 \IR{section, macho extensions to} \c{SECTION}, \c{macho} extensions to
247 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
248 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
249 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
250 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
251 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
252 \IR{shift command} \c{shift} command
253 \IA{sib}{sib byte}
254 \IR{sib byte} SIB byte
255 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
256 \IA{sectalign}{sectalign}
257 \IR{solaris x86} Solaris x86
258 \IA{standard section names}{standardized section names}
259 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
260 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
261 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
262 \IR{tlink} \c{TLINK}
263 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
264 \IR{unicode} Unicode
265 \IR{unix} Unix
266 \IR{utf-8} UTF-8
267 \IR{utf-16} UTF-16
268 \IR{utf-32} UTF-32
269 \IA{sco unix}{unix, sco}
270 \IR{unix, sco} Unix, SCO
271 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
272 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
273 \IA{unix system v}{unix, system v}
274 \IR{unix, system v} Unix, System V
275 \IR{unixware} UnixWare
276 \IR{val} VAL
277 \IR{version number of nasm} version number of NASM
278 \IR{visual c++} Visual C++
279 \IR{www page} WWW page
280 \IR{win32} Win32
281 \IR{win32} Win64
282 \IR{windows} Windows
283 \IR{windows 95} Windows 95
284 \IR{windows nt} Windows NT
285 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
286 \# \IC{program entry point}{start point, program}
287 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
288 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
289 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
292 \C{intro} Introduction
294 \H{whatsnasm} What Is NASM?
296 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
297 for portability and modularity. It supports a range of object file
298 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
299 \c{Mach-O}, 16-bit and 32-bit \c{OBJ} (OMF) format, \c{Win32} and
300 \c{Win64}. It will also output plain binary files, Intel hex and
301 Motorola S-Record formats. Its syntax is designed to be simple and
302 easy to understand, similar to the syntax in the Intel Software
303 Developer Manual with minimal complexity. It supports all currently
304 known x86 architectural extensions, and has strong support for macros.
306 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
307 custom object-file format.
309 \S{legal} \i{License} Conditions
311 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
312 distribution archive, for the license conditions under which you may
313 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
314 known as the simplified BSD license.
316 Copyright 1996-2017 the NASM Authors - All rights reserved.
318 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
319 modification, are permitted provided that the following conditions are
320 met:
322 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
323 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
325 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
326 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
327 documentation and/or other materials provided with the distribution.
329 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
330 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
331 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
332 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
333 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
334 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
335 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
336 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
337 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
338 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
339 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
340 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
341 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
343 \C{running} Running NASM
345 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
347 To assemble a file, you issue a command of the form
349 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
351 For example,
353 \c nasm -f elf myfile.asm
355 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
357 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
359 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
361 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
362 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
363 to give a listing file name, for example:
365 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
367 To get further usage instructions from NASM, try typing
369 \c nasm -h
371 \c{--help} option is also the same.
373 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
374 are.
376 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
377 or \c{ELF}, type
379 \c file nasm
381 (in the directory in which you put the NASM binary when you
382 installed it). If it says something like
384 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
386 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
387 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
389 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
391 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
392 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
393 and are rare these days.)
395 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
396 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
397 messages.
400 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
402 NASM will normally choose the name of your output file for you;
403 precisely how it does this is dependent on the object file format.
404 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
405 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
406 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
407 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
408 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
409 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
410 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
411 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
412 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
414 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
415 has the same name as the input file, in which case it will give a
416 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
418 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
419 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
420 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
421 with the name you wish for the output file, either with or without
422 an intervening space. For example:
424 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
425 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
427 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
428 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
431 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
433 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
434 output file format for you itself. In the distribution versions of
435 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
436 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
437 choose what you want the default to be.
439 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
440 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
442 A complete list of the available output file formats can be given by
443 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
446 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
448 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
449 optional space) by a file name, NASM will generate a
450 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
451 code are listed on the left, and the actual source code, with
452 expansions of multi-line macros (except those which specifically
453 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
454 right. For example:
456 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
458 If a list file is selected, you may turn off listing for a
459 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
460 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
461 form" (without the brackets). This can be used to list only
462 sections of interest, avoiding excessively long listings.
465 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
467 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
468 This can be redirected to a file for further processing. For example:
470 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
473 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
475 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
476 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
477 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
478 dependency list without a prefix.
481 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
483 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
484 output to a file, rather than to stdout.  For example:
486 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
489 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
491 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
492 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
493 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
494 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
495 updated dependencies with every assembly session.  For example:
497 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
500 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
502 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
503 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
504 specified by the \c{-o} option.
507 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
509 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
510 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
511 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
512 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
513 is specified) is automatically quoted.
516 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
518 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
519 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
520 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
521 file has been removed.
524 \S{opt-MW} The \i\c{-MW} Option: Watcom Make quoting style
526 This option causes NASM to attempt to quote dependencies according to
527 Watcom Make conventions rather than POSIX Make conventions (also used
528 by most other Make variants.)  This quotes \c{#} as \c{$#} rather than
529 \c{\\#}, uses \c{&} rather than \c{\\} for continuation lines, and
530 encloses filenames containing whitespace in double quotes.
533 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
535 This option is used to select the format of the debug information
536 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
537 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
538 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
539 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
540 if \c{-F} is specified.
542 A complete list of the available debug file formats for an output
543 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
544 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
546 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option,
547 see \k{dbgfmt}.
550 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
552 This option can be used to generate debugging information in the specified
553 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
554 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
555 If no debug information is currently implemented in the selected output
556 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
559 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
561 This option can be used to select an error reporting format for any
562 error messages that might be produced by NASM.
564 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
565 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
566 the default and looks like this:
568 \c filename.asm:65: error: specific error message
570 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
571 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
572 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
573 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
574 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
576 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
577 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
579 \c filename.asm(65) : error: specific error message
581 where the only difference is that the line number is in parentheses
582 instead of being delimited by colons.
584 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
586 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
588 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
589 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
590 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
591 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
592 example) you want to load them into an editor.
594 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
595 which causes errors to be sent to the specified files rather than
596 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
597 the errors into a file by typing
599 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
601 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
602 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
603 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
605 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
607 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
608 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
609 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
610 program, you can type:
612 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
614 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
617 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
619 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
620 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
621 search for the given file not only in the current directory, but also
622 in any directories specified on the command line by the use of the
623 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
624 library}, for example, by typing
626 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
628 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
629 optional).
631 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
632 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
633 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
634 prepended exactly as written to the name of the include file.
635 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
636 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
638 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
639 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
640 to search for the file \c{foobar.i}...)
642 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
643 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
644 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
645 \k{nasmenv}).
647 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
648 be specified as \c{-I}.
651 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
653 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
654 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
655 option. So running
657 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
659 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
660 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
662 \c{--include} option is also accepted.
664 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
665 option can also be specified as \c{-P}.
669 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
671 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
672 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
673 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
674 could code
676 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
678 as an alternative to placing the directive
680 \c %define FOO 100
682 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
683 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
684 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
685 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
686 \c{-dDEBUG}.
688 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
689 be specified as \c{-D}.
692 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
694 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
695 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
696 option specified earlier on the command lines.
698 For example, the following command line:
700 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
702 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
703 program. This is useful to override options specified at a different
704 point in a Makefile.
706 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
707 be specified as \c{-U}.
710 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
712 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
713 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
714 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
715 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
716 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
717 if the \c{-o} option is also used).
719 This option cannot be applied to programs which require the
720 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
721 which depend on the values of symbols: so code such as
723 \c %assign tablesize ($-tablestart)
725 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
727 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
728 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
729 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
731 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
733 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
734 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
735 completely and assume the compiler has already done it, to save time
736 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
737 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
738 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
741 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
743 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
744 levels of optimization.  The syntax is:
746 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
747         if a short form is not specified, except conditional jumps.
748         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
750 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
751         which will fit in a signed byte are optimized,
752         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
753         to the long form unless otherwise specified.
755 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
756         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
757         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
758         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
759         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
760         one. This number has no effect on the actual number of passes.
762 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
763 since NASM 2.09.
765 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
766 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
769 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
771 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
772 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
774 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
776 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
777 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
778 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
779 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
780 Note that you lose the ability to override the default address type for
781 the instruction.
783 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
784 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
785 \c{include}, \c{local})
787 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
789 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
790 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
791 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
792 conditions are reported like errors, but come up with the word
793 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
794 generating an output file and returning a success status to the
795 operating system.
797 Some conditions are even less severe than that: they are only
798 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
799 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
800 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
801 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
802 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
803 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
805 The current \i{warning classes} are:
807 \b \i\c{other} specifies any warning not otherwise specified in any
808 class.  Enabled by default.
810 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
811 being invoked with the wrong number of parameters. Enabled by default;
812 see \k{mlmacover} for an example of why you might want to disable it.
814 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. Disabled by
815 default.
817 \b \i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default parameters
818 than optional parameters. Enabled by default; see \k{mlmacdef} for why
819 you might want to disable it.
821 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
822 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
823 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
824 see \k{syntax} for more information.
826 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
827 don't fit in 64 bits.  Enabled by default.
829 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations
830 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this.
831 Disabled by default.
833 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
834 Enabled by default.
836 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
837 Disabled by default.
839 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
840 Disabled by default.
842 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
843 Enabled by default.
845 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
846 Enabled by default.
848 \b \i\c{lock} warns about \c{LOCK} prefixes on unlockable instructions.
849 Enabled by default.
851 \b \i\c{hle} warns about invalid use of the HLE \c{XACQUIRE} or \c{XRELEASE}
852 prefixes.
853 Enabled by default.
855 \b \i\c{bnd} warns about ineffective use of the \c{BND} prefix when a relaxed
856 form of jmp instruction becomes jmp short form.
857 Enabled by default.
859 \b \i\c{zext-reloc} warns that a relocation has been zero-extended due
860 to limitations in the output format.  Enabled by default.
862 \b \i\c\{ptr} warns about keywords used in other assemblers that might
863 indicate a mistake in the source code.  Currently only the MASM
864 \c{PTR} keyword is recognized.  Enabled by default.
866 \b \i\c{bad-pragma} warns about a malformed or otherwise unparsable
867 \c{%pragma} directive.  Disabled by default.
869 \b \i\c{unknown-pragma} warns about an unknown \c{%pragma} directive.
870 This is not yet implemented.  Disabled by default.
872 \b \i\c{not-my-pragma} warns about a \c{%pragma} directive which is
873 not applicable to this particular assembly session.  This is not yet
874 implemented.  Disabled by default.
876 \b \i\c{unknown-warning} warns about a \c{-w} or \c{-W} option or a
877 \c{[WARNING]} directive that contains an unknown warning name or is
878 otherwise not possible to process.  Disabled by default.
880 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes.
881 Thus, \c{-w+all} enables all available warnings, and \c{-w-all}
882 disables warnings entirely (since NASM 2.13).
884 Since version 2.00, NASM has also supported the \c{gcc}-like syntax
885 \c{-Wwarning-class} and \c{-Wno-warning-class} instead of
886 \c{-w+warning-class} and \c{-w-warning-class}, respectively; both
887 syntaxes work identically.
889 The option \c{-w+error} or \i\c{-Werror} can be used to treat warnings
890 as errors.  This can be controlled on a per warning class basis
891 (\c{-w+error=}\e{warning-class} or \c{-Werror=}\e{warning-class});
892 if no \e{warning-class} is specified NASM treats it as
893 \c{-w+error=all}; the same applies to \c{-w-error} or
894 \i\c{-Wno-error},
895 of course.
897 In addition, you can control warnings in the source code itself, using
898 the \i\c{[WARNING]} directive.  See \k{asmdir-warning}.
901 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
903 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
904 and the date on which it was compiled.
906 You will need the version number if you report a bug.
908 For command-line compatibility with Yasm, the form \i\c{--v} is also
909 accepted for this option starting in NASM version 2.11.05.
911 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
913 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
914 debug info formats for the given output format. The default format
915 is indicated by an asterisk. For example:
917 \c nasm -f elf -y
919 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
920 \c   ('*' denotes default):
921 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
922 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
925 \S{opt-pfix} The \i\c{--(g|l)prefix}, \i\c{--(g|l)postfix} Options.
927 The \c{--(g)prefix} options prepend the given argument
928 to all \c{extern}, \c{common}, \c{static}, and \c{global} symbols, and the
929 \c{--lprefix} option prepends to all other symbols. Similarly,
930 \c{--(g)postfix} and \c{--lpostfix} options append
931 the argument in the exactly same way as the \c{--xxprefix} options does.
933 Running this:
935 \c nasm -f macho --gprefix _
937 is equivalent to place the directive with \c{%pragma macho gprefix _}
938 at the start of the file (\k{mangling}). It will prepend the underscore
939 to all global and external variables, as C requires it in some, but not all,
940 system calling conventions.
942 \S{opt-pragma} The \i\c{--pragma} Option
944 NASM accepts an argument as \c{%pragma} option, which is like placing
945 a \c{%pragma} preprocess statement at the beginning of the source.
946 Running this:
948 \c nasm -f macho --pragma "macho gprefix _"
950 is equivalent to the example in \k{opt-pfix}.
953 \S{opt-before} The \i\c{--before} Option
955 A preprocess statement can be accepted with this option. The example
956 shown in \k{opt-pragma} is the same as running this:
958 \c nasm -f macho --before "%pragma macho gprefix _"
961 \S{opt-limit} The \i\c{--limit-X} Option
963 This option allows user to setup various maximum values for these:
965 \b\c{--limit-passes}: Number of maximum allowed passes. Default is
966 effectively unlimited.
968 \b\c{--limit-stalled-passes}: Maximum number of allowed unfinished
969 passes. Default is 1000.
971 \b\c{--limit-macro-levels}: Define maximum depth of macro expansion
972 (in preprocess). Default is 1000000.
974 \b\c{--limit-rep}: Maximum number of allowed preprocessor loop, defined
975 under \c{%rep}. Default is 1000000.
977 \b\c{--limit-eval}: This number sets the boundary condition of allowed
978 expression length. Default is 1000000.
980 \b\c{--limit-lines}: Total number of source lines as allowed to be
981 processed. Default is 2000000000.
983 In example, running this limits the maximum line count to be 1000.
985 \c nasm --limit-lines 1000
988 \S{opt-keep-all} The \i\c{--keep-all} Option
990 This option doesn't delete any output files even if an error happens.
993 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
995 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
996 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
997 processed before the real command line. You can use this to define
998 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
999 options in the \c{NASMENV} variable.
1001 The value of the variable is split up at white space, so that the
1002 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
1003 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
1004 what you might want, because it will be split at the space and the
1005 NASM command-line processing will get confused by the two
1006 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
1008 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
1009 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
1010 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
1011 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
1012 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
1013 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
1015 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
1016 changed with version 0.98.31.
1019 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
1021 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
1022 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
1023 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1024 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1025 skipping this section.
1028 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1030 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1031 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1032 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1033 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1034 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1035 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1036 will distinguish between labels differing only in case.
1039 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1041 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1042 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1043 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1044 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1045 if you declare, for example,
1047 \c foo     equ     1
1048 \c bar     dw      2
1050 then the two lines of code
1052 \c         mov     ax,foo
1053 \c         mov     ax,bar
1055 generate completely different opcodes, despite having
1056 identical-looking syntaxes.
1058 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1059 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1060 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1061 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1062 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1063 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1064 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1065 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1067 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1068 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1069 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1070 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1071 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1072 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1074 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1075 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1076 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1077 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1078 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1079 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1080 \e{everything} is a label.
1082 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1083 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1084 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1085 portion outside square brackets and another portion inside. The
1086 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1087 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1090 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1092 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1093 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1094 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1095 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1096 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1097 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1098 \c{mov word [var],2}.
1100 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1101 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1102 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1103 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1104 the strings being manipulated.
1107 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1109 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1110 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1111 choose to put in your segment registers, and will never
1112 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1115 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1117 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1118 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1119 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1120 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1121 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1122 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1123 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1124 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1125 track of which external variable definitions are far and which are
1126 near.
1129 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1131 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1132 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1133 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1134 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1136 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1137 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1138 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1139 on a misunderstanding by the authors.
1142 \S{qsother} Other Differences
1144 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1145 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1147 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1148 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1149 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1150 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1151 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1152 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1153 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1155 In addition to all of this, macros and directives work completely
1156 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1157 details.
1160 \C{lang} The NASM Language
1162 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1164 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1165 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1166 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1168 \c label:    instruction operands        ; comment
1170 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1171 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1172 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1173 presence and nature of the instruction field.
1175 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1176 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1177 backslash-ended line.
1179 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1180 have white space before them, or instructions may have no space
1181 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1182 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1183 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1184 valid source line which does nothing but define a label. Running
1185 NASM with the command-line option
1186 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1187 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1189 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1190 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1191 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1192 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1193 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1194 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1195 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1196 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1197 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1198 an identifier is 4095 characters.
1200 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1201 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1202 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1203 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ}, \c{REPNE}/\c{REPNZ},
1204 \c{XACQUIRE}/\c{XRELEASE} or \c{BND}/\c{NOBND}, in the usual way. Explicit
1205 \I{address-size prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1206 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1207 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1208 override}segment register as an instruction prefix: coding
1209 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1210 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1211 syntactic features of the language, but for instructions such as
1212 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1213 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1214 \c{es lodsb}.
1216 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1217 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1218 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1220 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1221 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1223 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1224 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1225 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1226 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1227 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1228 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1230 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1231 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1232 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1233 \# Details of
1234 \# all forms of each supported instruction are given in
1235 \# \k{iref}.
1236 For example, you can code:
1238 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1239 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1241 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1242 \c         fadd    to st1          ; so does this
1244 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1245 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1246 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1249 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1251 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1252 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1253 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1254 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1255 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \i{uninitialized} counterparts
1256 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1257 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the
1258 \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1261 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1263 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1264 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1265 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1266 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1268 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1269 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1270 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1271 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1272 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1273 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1274 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1275 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1276 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1277 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1278 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1279 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1280 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1282 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1283 as operands.
1286 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1288 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1289 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1290 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1291 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1292 words, doublewords or whatever to reserve.  As stated in \k{qsother},
1293 NASM does not support the MASM/TASM syntax of reserving uninitialized
1294 space by writing \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it
1295 does instead. The operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a
1296 \i\e{critical expression}: see \k{crit}.
1298 For example:
1300 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1301 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1302 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1303 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1304 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers
1306 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1308 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1309 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1310 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1311 directly into a game executable file. It can be called in one of
1312 these three ways:
1314 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1315 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1316 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1317 \c                                    ; actually include at most 512
1319 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1320 macro version searches for the file in the include file search path
1321 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1322 overridden if desired.
1325 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1327 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1328 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1329 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1330 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1331 example,
1333 \c message         db      'hello, world'
1334 \c msglen          equ     $-message
1336 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1337 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1338 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1339 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1340 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1341 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1344 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1346 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1347 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1348 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1349 code
1351 \c zerobuf:        times 64 db 0
1353 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1354 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1355 \e{expression}, so you can do things like
1357 \c buffer: db      'hello, world'
1358 \c         times 64-$+buffer db ' '
1360 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1361 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1362 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1364 \c         times 100 movsb
1366 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1367 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1368 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1370 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1372 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1373 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1374 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1375 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1376 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1379 \H{effaddr} Effective Addresses
1381 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1382 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1383 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1384 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1385 example:
1387 \c wordvar dw      123
1388 \c         mov     ax,[wordvar]
1389 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1390 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1392 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1393 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1395 More complicated effective addresses, such as those involving more
1396 than one register, work in exactly the same way:
1398 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1399 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1401 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1402 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1403 all right:
1405 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1406 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1408 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1409 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1410 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1411 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1412 generate the latter on the grounds that the former requires four
1413 bytes to store a zero offset.
1415 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1416 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1417 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1418 default segment registers.
1420 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1421 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1422 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1423 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1424 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1425 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1426 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1427 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1428 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1429 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1430 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1432 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1433 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1434 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1435 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1436 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1437 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1438 the offset to be lost.
1440 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1441 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1442 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1443 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1444 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1445 \c{[eax*2+0]} to be generated literally. \c{[nosplit eax*1]} also has the
1446 same effect. In another way, a split EA form \c{[0, eax*2]} can be used, too.
1447 However, \c{NOSPLIT} in \c{[nosplit eax+eax]} will be ignored because user's
1448 intention here is considered as \c{[eax+eax]}.
1450 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1451 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1452 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1453 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1455 A new form of split effective addres syntax is also supported. This is
1456 mainly intended for mib operands as used by MPX instructions, but can
1457 be used for any memory reference. The basic concept of this form is
1458 splitting base and index.
1460 \c      mov eax,[ebx+8,ecx*4]   ; ebx=base, ecx=index, 4=scale, 8=disp
1462 For mib operands, there are several ways of writing effective address depending
1463 on the tools. NASM supports all currently possible ways of mib syntax:
1465 \c      ; bndstx
1466 \c      ; next 5 lines are parsed same
1467 \c      ; base=rax, index=rbx, scale=1, displacement=3
1468 \c      bndstx [rax+0x3,rbx], bnd0      ; NASM - split EA
1469 \c      bndstx [rbx*1+rax+0x3], bnd0    ; GAS - '*1' indecates an index reg
1470 \c      bndstx [rax+rbx+3], bnd0        ; GAS - without hints
1471 \c      bndstx [rax+0x3], bnd0, rbx     ; ICC-1
1472 \c      bndstx [rax+0x3], rbx, bnd0     ; ICC-2
1474 When broadcasting decorator is used, the opsize keyword should match
1475 the size of each element.
1477 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, dword [rbx]{1to16}   ; single-precision float
1478 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, zword [rbx]          ; packed 512 bit memory
1481 \H{const} \i{Constants}
1483 NASM understands four different types of constant: numeric,
1484 character, string and floating-point.
1487 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1489 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1490 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1491 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1492 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1493 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1494 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1495 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1496 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1497 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1498 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1499 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1500 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1501 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1502 \e{not} imply an octal constant!
1504 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1505 up long strings.
1507 Some examples (all producing exactly the same code):
1509 \c         mov     ax,200          ; decimal
1510 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1511 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1512 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1513 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1514 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1515 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1516 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1517 \c         mov     ax,310q         ; octal
1518 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1519 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1520 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1521 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1522 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1523 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1524 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1525 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1527 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1529 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1530 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1531 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1532 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1533 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1534 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1535 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1538 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1540 \c       \'          single quote (')
1541 \c       \"          double quote (")
1542 \c       \`          backquote (`)
1543 \c       \\\          backslash (\)
1544 \c       \?          question mark (?)
1545 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1546 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1547 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1548 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1549 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1550 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1551 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1552 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1553 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1554 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1555 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1556 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1558 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1559 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1560 sequence.
1562 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1563 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1565 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1566 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1567 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1570 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1572 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1573 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1575 A character constant with more than one byte will be arranged
1576 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1578 \c           mov eax,'abcd'
1580 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1581 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1582 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1583 the sense of character constants understood by the Pentium's
1584 \i\c{CPUID} instruction.
1587 \S{strconst} \i{String Constants}
1589 String constants are character strings used in the context of some
1590 pseudo-instructions, namely the
1591 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1592 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1593 certain preprocessor directives.
1595 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1596 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1597 for the conditions. So the following are equivalent:
1599 \c       db    'hello'               ; string constant
1600 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1602 And the following are also equivalent:
1604 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1605 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1606 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1608 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1609 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1610 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1611 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1612 or four-character constants are treated as strings when they are
1613 operands to \c{DW}, and so forth.
1615 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1617 The special operators \i\c{__utf16__}, \i\c{__utf16le__},
1618 \i\c{__utf16be__}, \i\c{__utf32__}, \i\c{__utf32le__} and
1619 \i\c{__utf32be__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1620 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1621 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1622 littleendian.
1624 For example:
1626 \c %define u(x) __utf16__(x)
1627 \c %define w(x) __utf32__(x)
1629 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1630 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1632 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1633 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1634 context.
1636 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1638 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1639 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1640 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1641 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1642 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1643 \i\c{__float128h__}.
1645 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1646 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1647 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1648 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1649 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1651 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1652 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1653 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1654 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1655 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1656 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1657 prefixes, respectively.
1659 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1660 floating-point constants as well.
1662 Some examples:
1664 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1665 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1666 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1667 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1668 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1669 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1670 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1671 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1672 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1673 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1674 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1676 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1677 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1678 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1679 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1680 called a "\i{minifloat}."
1682 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1683 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1684 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1685 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1686 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1687 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1688 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1689 floating-point number, respectively.
1691 For example:
1693 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1695 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1696 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1698 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1700 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1701 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1702 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1703 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1704 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1705 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1706 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1707 of floating-point routines, which would significantly increase the
1708 size of the assembler for very little benefit.
1710 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1711 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1712 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1713 respectively.  These are normally used as macros:
1715 \c %define Inf __Infinity__
1716 \c %define NaN __QNaN__
1718 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1720 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1721 macros.  See \k{pkg_fp}.
1723 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1725 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1726 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1727 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1729 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1730 digits.
1732 For example:
1734 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1735 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1736 \c       dt +0p33
1737 \c       dt 33p
1740 \H{expr} \i{Expressions}
1742 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1743 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1744 appropriate size.
1746 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1747 calculations to involve the current assembly position: the
1748 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1749 position at the beginning of the line containing the expression; so
1750 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1751 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1752 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1754 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1755 increasing order of \i{precedence}.
1758 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1760 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1761 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1762 arithmetic operator supported by NASM.
1765 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1767 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1770 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1772 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1775 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1777 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1778 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1779 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1780 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1781 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1784 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1785 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1787 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1788 subtraction.
1791 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1792 \i{Multiplication} and \i{Division}
1794 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1795 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1796 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1797 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1798 \i{signed modulo} operators respectively.
1800 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1801 operation of the signed modulo operator.
1803 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1804 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1805 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1808 \S{expmul} \i{Unary Operators}
1810 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1811 which only apply to one argument.  These are \I{+ opunary}\c{+}, \I{-
1812 opunary}\c{-}, \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!}, \i\c{SEG}, and the
1813 \i{integer functions} operators.
1815 \c{-} negates its operand, \c{+} does nothing (it's provided for
1816 symmetry with \c{-}), \c{~} computes the \i{one's complement} of its
1817 operand, \c{!} is the \i{logical negation} operator.
1819 \c{SEG} provides the \i{segment address}
1820 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1822 A set of additional operators with leading and trailing double
1823 underscores are used to implement the integer functions of the
1824 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1827 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1829 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1830 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1831 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1832 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1834 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1835 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1836 the symbol makes sense. So the code
1838 \c         mov     ax,seg symbol
1839 \c         mov     es,ax
1840 \c         mov     bx,symbol
1842 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1844 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1845 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1846 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1847 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1848 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1850 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1851 \c         mov     es,ax
1852 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1854 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1855 pointer to the symbol \c{symbol}.
1857 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1858 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1859 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1860 could code either of
1862 \c         call    (seg procedure):procedure
1863 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1865 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1866 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1867 practice.)
1869 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1870 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1871 to \c{CALL} in these examples.
1873 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1874 must code
1876 \c         dw      symbol, seg symbol
1878 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1879 invent one using the macro processor.
1882 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1884 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1885 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1886 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
1887 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
1888 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
1889 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
1890 and in \c{BITS 16} mode,
1892 \c         push dword 33
1894 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1896 \c         push strict dword 33
1898 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1899 21 00 00 00}.
1901 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1902 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1905 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1907 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1908 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1909 called \e{Critical Expressions}.
1911 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1912 code and data, so that the second pass, when generating all the
1913 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1914 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1915 symbol declared after the code in question. For example,
1917 \c         times (label-$) db 0
1918 \c label:  db      'Where am I?'
1920 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1921 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1922 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1923 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1924 code
1926 \c         times (label-$+1) db 0
1927 \c label:  db      'NOW where am I?'
1929 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1930 wrong!
1932 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1933 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1934 value is required to be computable in the first pass, and which must
1935 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1936 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1938 \H{locallab} \i{Local Labels}
1940 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1941 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1942 label, which means that it is associated with the previous non-local
1943 label. So, for example:
1945 \c label1  ; some code
1947 \c .loop
1948 \c         ; some more code
1950 \c         jne     .loop
1951 \c         ret
1953 \c label2  ; some code
1955 \c .loop
1956 \c         ; some more code
1958 \c         jne     .loop
1959 \c         ret
1961 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1962 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1963 are kept separate by virtue of each being associated with the
1964 previous non-local label.
1966 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1967 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1968 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1969 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1970 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1971 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1972 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1973 to, you could write
1975 \c label3  ; some more code
1976 \c         ; and some more
1978 \c         jmp label1.loop
1980 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1981 define a label which can be referenced from anywhere but which
1982 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1983 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1984 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1985 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1986 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1987 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1988 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1989 to the local label mechanism. So you could code
1991 \c label1:                         ; a non-local label
1992 \c .local:                         ; this is really label1.local
1993 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1994 \c label2:                         ; another non-local label
1995 \c .local:                         ; this is really label2.local
1997 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1999 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
2000 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
2001 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
2002 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
2003 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
2004 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
2005 special.
2008 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
2010 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
2011 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
2012 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
2013 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
2014 sign.
2016 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
2017 character into a single line.  Thus:
2019 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
2020 \c         THIS_VALUE
2022 will work like a single-line macro without the backslash-newline
2023 sequence.
2025 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
2027 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
2029 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
2030 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
2031 things like
2033 \c %define ctrl    0x1F &
2034 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
2036 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
2038 which will expand to
2040 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
2042 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
2043 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
2044 not at definition time. Thus the code
2046 \c %define a(x)    1+b(x)
2047 \c %define b(x)    2*x
2049 \c         mov     ax,a(8)
2051 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
2052 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
2054 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
2055 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2056 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2057 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2058 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2059 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2060 \c{bar}.
2062 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2063 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2064 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2065 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2066 Hence, if you code
2068 \c %define a(x)    1+a(x)
2070 \c         mov     ax,a(3)
2072 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2073 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2074 for an example of its use.
2076 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2077 macros: if you write
2079 \c %define foo(x)   1+x
2080 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2082 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2083 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2084 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2085 you define
2087 \c %define foo bar
2089 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2090 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2091 \e{with} parameters, and vice versa.
2093 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2094 perfectly well define a macro with
2096 \c %define foo bar
2098 and then re-define it later in the same source file with
2100 \c %define foo baz
2102 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2103 according to the most recent definition. This is particularly useful
2104 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2106 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2107 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2110 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2112 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2113 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2114 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2115 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2116 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2118 Suppose you have the following code:
2120 \c %define  isTrue  1
2121 \c %define  isFalse isTrue
2122 \c %define  isTrue  0
2124 \c val1:    db      isFalse
2126 \c %define  isTrue  1
2128 \c val2:    db      isFalse
2130 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2131 This is because, when a single-line macro is defined using
2132 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2133 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2134 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2135 time it is 1.
2137 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2138 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2139 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2141 \c %xdefine isTrue  1
2142 \c %xdefine isFalse isTrue
2143 \c %xdefine isTrue  0
2145 \c val1:    db      isFalse
2147 \c %xdefine isTrue  1
2149 \c val2:    db      isFalse
2151 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2152 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2153 the time that \c{isFalse} was defined.
2156 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2158 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2159 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2160 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2161 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2163 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2165 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2166 select between them.  Similarly, the two statements:
2168 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2169 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2171 have, in fact, exactly the same effect.
2173 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2174 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2177 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2179 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2180 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2181 several similar macros that perform similar functions.
2183 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2184 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2186 As an example, consider the following:
2188 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2190 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2191 \c         .COM1addr       RESW    1
2192 \c         .COM2addr       RESW    1
2193 \c         ; ..and so on
2194 \c endstruc
2196 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2197 we can end up with:
2199 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2200 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2202 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2203 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2205 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2207 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2209 Now the above code can be written as:
2211 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2212 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2214 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2215 in turn, reduce typing errors).
2218 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2220 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2221 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2222 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2223 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2224 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2225 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2227 For example:
2229 \c %idefine Foo mov %?,%??
2231 \c         foo
2232 \c         FOO
2234 will expand to:
2236 \c         mov foo,Foo
2237 \c         mov FOO,Foo
2239 The sequence:
2241 \c %idefine keyword $%?
2243 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2244 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2246 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2249 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2251 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2252 example, the following sequence:
2254 \c %define foo bar
2255 \c %undef  foo
2257 \c         mov     eax, foo
2259 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2260 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2262 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2263 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2264 \k{opt-u}.
2267 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2269 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2270 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2271 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2272 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2274 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2275 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2276 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2277 \c{%assign} directive is processed.
2279 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2280 later, so you can do things like
2282 \c %assign i i+1
2284 to increment the numeric value of a macro.
2286 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2287 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2288 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2290 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2291 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2292 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2293 involving a register).
2296 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2298 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2299 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2300 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2301 before definition.
2303 For example:
2305 \c %defstr test TEST
2307 is equivalent to
2309 \c %define test 'TEST'
2311 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2312 \k{getenv}):
2314 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2317 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2319 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2320 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2321 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2323 For example:
2325 \c %deftok test 'TEST'
2327 is equivalent to
2329 \c %define test TEST
2332 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2334 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2335 supports a few simple string handling macro operators from which
2336 more complex operations can be constructed.
2338 All the string operators define or redefine a value (either a string
2339 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2340 value, it may change the style of quoting of the input string or
2341 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2343 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2345 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2346 a single-line macro.
2348 For example:
2350 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2352 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2353 Similarly:
2355 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2357 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2359 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2362 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2364 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2365 For example:
2367 \c %strlen charcnt 'my string'
2369 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2370 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2371 was a literal string but it could also have been a single-line
2372 macro that expands to a string, as in the following example:
2374 \c %define sometext 'my string'
2375 \c %strlen charcnt sometext
2377 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2378 assigned the value of 9.
2381 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2383 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2384 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2385 than the description:
2387 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2388 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2389 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2390 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2391 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2392 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2394 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2395 single-line macro to be created and the second is the string. The
2396 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2397 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2398 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2399 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2400 values out of range result in an empty string.  A negative length
2401 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2402 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2405 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2407 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2408 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2409 this.
2411 \c %macro  prologue 1
2413 \c         push    ebp
2414 \c         mov     ebp,esp
2415 \c         sub     esp,%1
2417 \c %endmacro
2419 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2420 invoke the macro with a call such as
2422 \c myfunc:   prologue 12
2424 which would expand to the three lines of code
2426 \c myfunc: push    ebp
2427 \c         mov     ebp,esp
2428 \c         sub     esp,12
2430 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2431 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2432 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2433 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2434 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2435 \c{%3} and so on.
2437 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2438 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2440 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2441 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2442 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2443 things like
2445 \c %macro  silly 2
2447 \c     %2: db      %1
2449 \c %endmacro
2451 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2452 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2453 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2456 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2458 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2459 defining the same macro name several times with different numbers of
2460 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2461 parameters at all. So you could define
2463 \c %macro  prologue 0
2465 \c         push    ebp
2466 \c         mov     ebp,esp
2468 \c %endmacro
2470 to define an alternative form of the function prologue which
2471 allocates no local stack space.
2473 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2474 instruction; for example, you might want to define
2476 \c %macro  push 2
2478 \c         push    %1
2479 \c         push    %2
2481 \c %endmacro
2483 so that you could code
2485 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2486 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2488 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2489 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2490 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2491 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2492 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2493 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2496 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2498 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2499 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2500 calling the same macro multiple times will use a different label
2501 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2502 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2503 flag is set by doing this:
2505 \c %macro  retz 0
2507 \c         jnz     %%skip
2508 \c         ret
2509 \c     %%skip:
2511 \c %endmacro
2513 You can call this macro as many times as you want, and every time
2514 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2515 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2516 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2517 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2518 interfering with the local label mechanism, as described in
2519 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2520 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2521 they interfere with macro-local labels.
2524 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2526 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2527 command line into one parameter definition, possibly after
2528 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2529 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2530 you might want to be able to write
2532 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2534 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2535 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2536 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2537 the last defined one along with the separating commas. So if you
2538 code:
2540 \c %macro  writefile 2+
2542 \c         jmp     %%endstr
2543 \c   %%str:        db      %2
2544 \c   %%endstr:
2545 \c         mov     dx,%%str
2546 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2547 \c         mov     bx,%1
2548 \c         mov     ah,0x40
2549 \c         int     0x21
2551 \c %endmacro
2553 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2554 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2555 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2556 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2557 \c{db}.
2559 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2560 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2561 \c{%macro} line.
2563 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2564 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2565 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2566 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2567 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2568 into account when overloading macros, and will not allow you to
2569 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2570 example).
2572 Of course, the above macro could have been implemented as a
2573 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2574 look like
2576 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2578 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2579 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2580 definition.
2582 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2584 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2586 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2587 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2588 be either negative or positive but must never be zero.
2590 For example
2592 \c %macro mpar 1-*
2593 \c      db %{3:5}
2594 \c %endmacro
2596 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2598 expands to \c{3,4,5} range.
2600 Even more, the parameters can be reversed so that
2602 \c %macro mpar 1-*
2603 \c      db %{5:3}
2604 \c %endmacro
2606 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2608 expands to \c{5,4,3} range.
2610 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2611 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2612 the analogue here.
2614 \c %macro mpar 1-*
2615 \c      db %{-1:-3}
2616 \c %endmacro
2618 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2620 expands to \c{6,5,4} range.
2622 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2624 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2625 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2627 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2629 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2630 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2631 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2633 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2635 \c         writefile 2,%1
2636 \c         mov     ax,0x4c01
2637 \c         int     0x21
2639 \c %endmacro
2641 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2642 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2643 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2644 called with no parameters, in which case it will use the default
2645 error message supplied in the macro definition.
2647 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2648 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2649 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2650 optional ones. So if a macro definition began with the line
2652 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2654 then it could be called with between one and three parameters, and
2655 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2656 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2657 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2659 You can provide extra information to a macro by providing
2660 too many default parameters:
2662 \c %macro quux 1 something
2664 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2665 more information.
2666 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2667 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2668 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2669 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2670 when the macro is defined, not when it is expanded.
2672 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2673 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2674 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2675 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2676 parameters were really passed to the macro call.
2678 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2679 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2680 and more useful, by changing the first line of the definition to
2682 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2684 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2685 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2686 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2689 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2691 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2692 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2693 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2694 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2695 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2696 Examples are given in \k{rotate}.
2699 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2701 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2702 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2703 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2706 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2708 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2709 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2710 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2711 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2712 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2713 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2715 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2716 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2717 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2718 argument list reappear on the right, and vice versa.
2720 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2721 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2722 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2723 parameters are rotated to the right.
2725 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2726 restore a set of registers might work as follows:
2728 \c %macro  multipush 1-*
2730 \c   %rep  %0
2731 \c         push    %1
2732 \c   %rotate 1
2733 \c   %endrep
2735 \c %endmacro
2737 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2738 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2739 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2740 one place to the left, so that the original second argument is now
2741 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2742 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2743 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2745 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2746 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2747 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2749 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2750 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2751 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2752 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2753 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2754 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2755 order from the one in which they were pushed.
2757 This can be done by the following definition:
2759 \c %macro  multipop 1-*
2761 \c   %rep %0
2762 \c   %rotate -1
2763 \c         pop     %1
2764 \c   %endrep
2766 \c %endmacro
2768 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2769 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2770 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2771 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2772 iterated through in reverse order.
2775 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2777 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2778 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2779 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2780 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2781 table, you could code something like
2783 \c %macro keytab_entry 2
2785 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2786 \c                 db      %2
2788 \c %endmacro
2790 \c keytab:
2791 \c           keytab_entry F1,128+1
2792 \c           keytab_entry F2,128+2
2793 \c           keytab_entry Return,13
2795 which would expand to
2797 \c keytab:
2798 \c keyposF1        equ     $-keytab
2799 \c                 db     128+1
2800 \c keyposF2        equ     $-keytab
2801 \c                 db      128+2
2802 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2803 \c                 db      13
2805 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2806 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2808 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2809 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2810 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2811 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2812 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2813 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2814 (literal text to be concatenated to the parameter).
2816 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2817 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2818 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2819 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2820 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2821 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2822 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2823 real names of macro-local labels means that the two usages
2824 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2825 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2827 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2828 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2829 purpose of concatenation.
2831 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2834 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2836 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2837 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2838 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2839 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2840 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2841 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2842 condition code.
2844 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2845 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2846 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2847 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2849 \c %macro  retc 1
2851 \c         j%-1    %%skip
2852 \c         ret
2853 \c   %%skip:
2855 \c %endmacro
2857 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2858 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2859 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2860 \c{JPE}.
2862 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2863 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2864 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2865 because no inverse condition code exists.
2868 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2870 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2871 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2872 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2873 see which instructions in the macro expansion are generating what
2874 code; however, for some macros this clutters the listing up
2875 unnecessarily.
2877 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2878 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2879 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2880 the number of parameters, like this:
2882 \c %macro foo 1.nolist
2884 Or like this:
2886 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2888 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2890 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2891 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2892 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2893 that argument specification.
2895 For example:
2897 \c %macro foo 1-3
2898 \c         ; Do something
2899 \c %endmacro
2900 \c %unmacro foo 1-3
2902 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2904 \c %macro bar 1-3
2905 \c         ; Do something
2906 \c %endmacro
2907 \c %unmacro bar 1
2909 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2910 specification does not match exactly.
2913 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2915 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2916 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2917 syntax of this feature looks like this:
2919 \c %if<condition>
2920 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2921 \c %elif<condition2>
2922 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2923 \c %else
2924 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2925 \c %endif
2927 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2929 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2930 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2932 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2933 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2934 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2935 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2937 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2938 single-line macro existence}
2940 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2941 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2942 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2943 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2945 For example, when debugging a program, you might want to write code
2946 such as
2948 \c           ; perform some function
2949 \c %ifdef DEBUG
2950 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2951 \c %endif
2952 \c           ; go and do something else
2954 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2955 version of the program which produced debugging messages, and remove
2956 the option to generate the final release version of the program.
2958 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2959 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2960 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2961 \i\c{%elifndef}.
2964 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2965 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2967 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2968 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2970 For example, you may be working with a large project and not have control
2971 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2972 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2973 does exist.
2975 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2976 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2978 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2980 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2982 \c %else
2984 \c      %macro MyMacro 1-3
2986 \c              ; insert code to define the macro
2988 \c      %endmacro
2990 \c %endif
2992 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2993 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2994 conflict.
2996 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2997 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2998 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
3001 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
3002 stack}
3004 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
3005 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
3006 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
3007 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
3008 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
3010 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
3011 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
3014 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
3015 arbitrary numeric expressions}
3017 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
3018 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
3019 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
3020 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
3021 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
3023 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
3024 a critical expression (see \k{crit}).
3026 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
3027 set of \i{relational operators} which are not normally available in
3028 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
3029 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
3030 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
3031 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
3032 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
3033 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
3034 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
3035 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
3036 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
3037 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
3038 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
3039 for true and 0 for false.
3041 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
3042 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
3044 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
3045 Identity\I{testing, exact text identity}
3047 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
3048 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
3049 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
3050 Differences in white space are not counted.
3052 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
3054 For example, the following macro pushes a register or number on the
3055 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
3057 \c %macro  pushparam 1
3059 \c   %ifidni %1,ip
3060 \c         call    %%label
3061 \c   %%label:
3062 \c   %else
3063 \c         push    %1
3064 \c   %endif
3066 \c %endmacro
3068 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3069 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3070 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3071 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3073 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3074 Types\I{testing, token types}
3076 Some macros will want to perform different tasks depending on
3077 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3078 example, a string output macro might want to be able to cope with
3079 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3080 string.
3082 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3083 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3084 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3085 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3086 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3088 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3089 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3091 \c %macro writefile 2-3+
3093 \c   %ifstr %2
3094 \c         jmp     %%endstr
3095 \c     %if %0 = 3
3096 \c       %%str:    db      %2,%3
3097 \c     %else
3098 \c       %%str:    db      %2
3099 \c     %endif
3100 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3101 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3102 \c   %else
3103 \c                 mov     dx,%2
3104 \c                 mov     cx,%3
3105 \c   %endif
3106 \c                 mov     bx,%1
3107 \c                 mov     ah,0x40
3108 \c                 int     0x21
3110 \c %endmacro
3112 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3113 the following two ways:
3115 \c         writefile [file], strpointer, length
3116 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3118 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3119 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3120 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3121 it itself and works out the address and length for itself.
3123 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3124 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3125 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3126 which case, all but the first two would be lumped together into
3127 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3129 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3130 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3131 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3132 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3134 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3136 Some macros will want to do different things depending on if it is
3137 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3138 versus a multi-token sequence.
3140 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3141 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3142 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3144 For example:
3146 \c %iftoken 1
3148 will assemble the subsequent code, but
3150 \c %iftoken -1
3152 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3153 \c{-}, and the number \c{1}.
3155 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3156 variants are also provided.
3158 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3160 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3161 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3162 any tokens at all, whitespace excepted.
3164 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3165 variants are also provided.
3167 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3169 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3170 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3171 the \c{%!}\e{variable} directive exists.
3173 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3174 variants are also provided.
3176 Just as for \c{%!}\e{variable} the argument should be written as a
3177 string if it contains characters that would not be legal in an
3178 identifier.  See \k{getenv}.
3180 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3182 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3183 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3184 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3185 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3187 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3188 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3189 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3190 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3192 \c %assign i 0
3193 \c %rep    64
3194 \c         inc     word [table+2*i]
3195 \c %assign i i+1
3196 \c %endrep
3198 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3199 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3200 \c{[table+126]}.
3202 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3203 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3204 terminate the loop, like this:
3206 \c fibonacci:
3207 \c %assign i 0
3208 \c %assign j 1
3209 \c %rep 100
3210 \c %if j > 65535
3211 \c     %exitrep
3212 \c %endif
3213 \c         dw j
3214 \c %assign k j+i
3215 \c %assign i j
3216 \c %assign j k
3217 \c %endrep
3219 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3221 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3222 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3223 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3224 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3225 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3226 be gradually used up and other applications to start crashing.
3228 Note a maximum repeat count is limited by 62 bit number, though it
3229 is hardly possible that you ever need anything bigger.
3232 \H{files} Source Files and Dependencies
3234 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3236 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3238 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3239 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3240 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3242 \c %include "macros.mac"
3244 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3245 file containing the \c{%include} directive.
3247 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3248 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3249 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3250 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3251 line using the \c{-i} option.
3253 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3254 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3255 the form
3257 \c %ifndef MACROS_MAC
3258 \c     %define MACROS_MAC
3259 \c     ; now define some macros
3260 \c %endif
3262 then including the file more than once will not cause errors,
3263 because the second time the file is included nothing will happen
3264 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3266 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3267 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3268 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3271 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3273 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3274 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3275 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3276 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3278 For example,
3280 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3282 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3283 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3286 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3288 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3289 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3290 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3292 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3293 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3294 \c{INCBIN} directive looks like:
3296 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3297 \c %pathsearch dep %1
3298 \c %depend dep
3299 \c         incbin dep,%2
3300 \c %endmacro
3302 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3303 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3304 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3307 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3309 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3310 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3311 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3312 described in \k{macropkg}.
3314 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3315 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3316 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3317 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3319 \c %use altreg
3320 \c %use 'altreg'
3322 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3323 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3324 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3326 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3328 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3329 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3330 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3331 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3332 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3333 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3334 able to nest these loops.
3336 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3337 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3338 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3339 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3340 define labels that are local to a particular context on the stack.
3343 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3344 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3346 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3347 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3348 which is the name of the context. For example:
3350 \c %push    foobar
3352 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3353 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3354 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3355 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3356 single macro definition.)
3358 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3359 context from the context stack and destroys it, along with any
3360 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3361 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3364 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3366 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3367 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3368 is used to define a label which is local to the context on the top
3369 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3370 above could be implemented by means of:
3372 \c %macro repeat 0
3374 \c     %push   repeat
3375 \c     %$begin:
3377 \c %endmacro
3379 \c %macro until 1
3381 \c         j%-1    %$begin
3382 \c     %pop
3384 \c %endmacro
3386 and invoked by means of, for example,
3388 \c         mov     cx,string
3389 \c         repeat
3390 \c         add     cx,3
3391 \c         scasb
3392 \c         until   e
3394 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3395 in \c{AL}.
3397 If you need to define, or access, labels local to the context
3398 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3399 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3402 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3404 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3405 a particular context, in just the same way:
3407 \c %define %$localmac 3
3409 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3410 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3411 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3414 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup} \e{(deprecated)}
3416 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3417 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3418 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3419 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3420 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3421 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3422 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3423 result in an \e{expression syntax error}.
3425 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3427 \c %macro ctxthru 0
3428 \c %push ctx1
3429 \c     %assign %$external 1
3430 \c         %push ctx2
3431 \c             %assign %$internal 1
3432 \c             mov eax, %$external
3433 \c             mov eax, %$internal
3434 \c         %pop
3435 \c %pop
3436 \c %endmacro
3438 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3439 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3440 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3441 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3442 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3443 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3444 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3445 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3446 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3448 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3450 \c %macro ctxthru 0
3451 \c %push ctx1
3452 \c     %assign %$external 1
3453 \c         %push ctx2
3454 \c             %assign %$internal 1
3455 \c             mov eax, %$$external
3456 \c             mov eax, %$internal
3457 \c         %pop
3458 \c %pop
3459 \c %endmacro
3461 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3462 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3463 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3464 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3465 unintuitive or erroneous.
3468 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3470 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3471 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3472 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3473 have the side effect of destroying all context-local labels and
3474 macros associated with the context that was just popped.
3476 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3477 with a different name, without touching the associated macros and
3478 labels. So you could replace the destructive code
3480 \c %pop
3481 \c %push   newname
3483 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3486 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3488 This example makes use of almost all the context-stack features,
3489 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3490 implement a block IF statement as a set of macros.
3492 \c %macro if 1
3494 \c     %push if
3495 \c     j%-1  %$ifnot
3497 \c %endmacro
3499 \c %macro else 0
3501 \c   %ifctx if
3502 \c         %repl   else
3503 \c         jmp     %$ifend
3504 \c         %$ifnot:
3505 \c   %else
3506 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3507 \c   %endif
3509 \c %endmacro
3511 \c %macro endif 0
3513 \c   %ifctx if
3514 \c         %$ifnot:
3515 \c         %pop
3516 \c   %elifctx      else
3517 \c         %$ifend:
3518 \c         %pop
3519 \c   %else
3520 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3521 \c   %endif
3523 \c %endmacro
3525 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3526 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3527 that the macros are issued in the right order (for example, not
3528 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3529 not.
3531 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3532 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3533 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3534 to do different things depending on whether the context on top of
3535 the stack is \c{if} or \c{else}.
3537 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3538 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3539 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3540 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3541 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3543 A sample usage of these macros might look like:
3545 \c         cmp     ax,bx
3547 \c         if ae
3548 \c                cmp     bx,cx
3550 \c                if ae
3551 \c                        mov     ax,cx
3552 \c                else
3553 \c                        mov     ax,bx
3554 \c                endif
3556 \c         else
3557 \c                cmp     ax,cx
3559 \c                if ae
3560 \c                        mov     ax,cx
3561 \c                endif
3563 \c         endif
3565 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3566 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3567 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3568 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3571 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3573 The following preprocessor directives provide a way to use
3574 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3576 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3578 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3580 \b\c{%local}  (see \k{local})
3583 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3585 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3586 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3587 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3589 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3590 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3591 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3592 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3594 \c some_function:
3596 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3597 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3598 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3600 \c         mov     ax,[i]
3601 \c         mov     bx,[j_ptr]
3602 \c         add     ax,[bx]
3603 \c         ret
3605 \c     %pop                       ; restore original context
3607 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3608 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3609 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3610 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3613 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3615 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3616 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3617 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3618 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3619 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3621 \c %stacksize flat
3623 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3624 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3625 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3627 \c %stacksize flat64
3629 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3630 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3631 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3633 \c %stacksize large
3635 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3636 assumes that a far form of call was used to get to this address
3637 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3639 \c %stacksize small
3641 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3642 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3643 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3644 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3645 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3646 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3647 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3648 (see \k{local}).
3651 \S{local} \i\c{%local} Directive
3653 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3654 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3655 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3656 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3657 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3658 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3659 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3660 instruction.
3661 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3662 An example of its use is the following:
3664 \c silly_swap:
3666 \c     %push mycontext             ; save the current context
3667 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3668 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3669 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3671 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3672 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3673 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3674 \c         mov     ax,bx
3675 \c         mov     dx,cx
3676 \c         mov     bx,[old_ax]
3677 \c         mov     cx,[old_dx]
3678 \c         leave                   ; restore old bp
3679 \c         ret                     ;
3681 \c     %pop                        ; restore original context
3683 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3684 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3685 current context before the \c{%local} directive may be used.
3686 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3687 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3688 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3689 as shown in the example.
3692 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3694 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3695 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3696 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3697 right macros by means of code like this:
3699 \c %ifdef F1
3700 \c     ; do some setup
3701 \c %elifdef F2
3702 \c     ; do some different setup
3703 \c %else
3704 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3705 \c %endif
3707 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3708 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3709 having to wait until the program crashes on being run and then not
3710 knowing what went wrong.
3712 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3714 \c %ifdef F1
3715 \c     ; do some setup
3716 \c %elifdef F2
3717 \c     ; do some different setup
3718 \c %else
3719 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3720 \c     %define F1
3721 \c %endif
3723 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3724 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3725 depend on symbol values.
3727 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3728 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3729 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3730 messages.
3732 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3733 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3734 are expanded in it, which can be used to display more information to
3735 the user.  For example:
3737 \c %if foo > 64
3738 \c     %assign foo_over foo-64
3739 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3740 \c %endif
3743 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3745 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3746 information from external sources. Currently they include:
3748 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3749 preprocessor (see \k{line}).
3751 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3752 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3754 \S{line} \i\c{%line} Directive
3756 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3757 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3758 this other file would be an original source file, with the current
3759 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3760 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3761 number of the original source file, instead of the file that is being
3762 read by NASM.
3764 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3765 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3766 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3768 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3770 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3771 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3772 which specifies a line increment value; each line of the input file
3773 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3774 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3775 specifies the file name of the original source file.
3777 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3778 all file name and line numbers relative to the values specified
3779 therein.
3782 \S{getenv} \i\c{%!}\e{variable}: Read an Environment Variable.
3784 The \c{%!}\e{variable} directive makes it possible to read the value of an
3785 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3786 to store the contents of an environment variable into a string, which
3787 could be used at some other point in your code.
3789 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO},
3790 and you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program as
3791 a quoted string. You could do that as follows:
3793 \c %defstr FOO          %!FOO
3795 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3797 If the name of the environment variable contains non-identifier
3798 characters, you can use string quotes to surround the name of the
3799 variable, for example:
3801 \c %defstr C_colon      %!'C:'
3804 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3806 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3807 when it starts to process any source file. If you really need a
3808 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3809 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3810 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3812 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3813 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3814 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3815 described here.
3818 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3820 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3821 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3822 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3823 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3824 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3825 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3826 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3828 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3829 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3832 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3834 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3835 representing the full version number of the version of nasm being used.
3836 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3837 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3838 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3839 would be equivalent to:
3841 \c         dd      0x00622001
3845 \c         db      1,32,98,0
3847 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3848 line is used just to give an indication of the order that the separate
3849 values will be present in memory.
3852 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3854 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3855 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3857 \c         db      __NASM_VER__
3859 would expand to
3861 \c         db      "0.98.32"
3864 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3866 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3867 name and line number containing the current instruction. The macro
3868 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3869 current input file (which may change through the course of assembly
3870 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3871 numeric constant giving the current line number in the input file.
3873 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3874 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3875 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3876 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3877 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3878 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3879 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3880 here'. You could then write a macro
3882 \c %macro  notdeadyet 0
3884 \c         push    eax
3885 \c         mov     eax,__LINE__
3886 \c         call    stillhere
3887 \c         pop     eax
3889 \c %endmacro
3891 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3892 find the crash point.
3895 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3897 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3898 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3899 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3900 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3901 mode-dependent macros.
3903 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3905 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3906 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3907 list.
3909 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3910 \c  %define NEWLINE 13, 10
3911 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3912 \c  %define NEWLINE 10
3913 \c %endif
3916 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3918 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3919 assembly session.
3921 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3922 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3923 respectively.)
3925 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3926 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3927 \c{HHMMSS} respectively.
3929 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3930 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3931 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3932 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3934 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3935 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3936 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3937 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3938 undefined.
3940 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3941 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3942 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3943 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3944 local time as if it was UTC.
3946 All instances of time and date macros in the same assembly session
3947 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3948 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3949 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3950 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3951 clock:
3953 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3954 \c       __TIME__             "00:00:42"
3955 \c       __DATE_NUM__         20100101
3956 \c       __TIME_NUM__         000042
3957 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3958 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3959 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3960 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3961 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3964 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3965 Include Test
3967 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3968 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3969 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3970 testing if a particular package is invoked or not.
3972 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3973 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3976 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3978 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3979 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3980 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3981 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3983 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3984 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3985 change in future versions of NASM.}
3988 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3990 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3991 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3992 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3993 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3995 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3996 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3997 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3998 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3999 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
4000 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
4001 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
4002 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
4003 the definition.
4005 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
4006 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
4008 \c struc   mytype
4010 \c   mt_long:      resd    1
4011 \c   mt_word:      resw    1
4012 \c   mt_byte:      resb    1
4013 \c   mt_str:       resb    32
4015 \c endstruc
4017 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
4018 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
4019 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
4020 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
4022 The reason why the structure type name is defined at zero by default
4023 is a side effect of allowing structures to work with the local label
4024 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
4025 more than one structure, you can define the above structure like this:
4027 \c struc mytype
4029 \c   .long:        resd    1
4030 \c   .word:        resw    1
4031 \c   .byte:        resb    1
4032 \c   .str:         resb    32
4034 \c endstruc
4036 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
4037 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
4039 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
4040 support any form of period notation to refer to the elements of a
4041 structure once you have one (except the above local-label notation),
4042 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
4043 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
4044 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
4045 ax,[mystruc+mytype.word]}.
4047 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
4048 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
4050 \c push ebp
4051 \c mov ebp, esp
4052 \c sub esp, 40
4054 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
4056 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
4058 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
4059 a base offset:
4061 \c struc mytype, -40
4063 And access an element this way:
4065 \c mov [ebp + mytype.word], ax
4068 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
4069 \i{Instances of Structures}
4071 Having defined a structure type, the next thing you typically want
4072 to do is to declare instances of that structure in your data
4073 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4074 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4075 you code something like this:
4077 \c mystruc:
4078 \c     istruc mytype
4080 \c         at mt_long, dd      123456
4081 \c         at mt_word, dw      1024
4082 \c         at mt_byte, db      'x'
4083 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4085 \c     iend
4087 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4088 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4089 specified structure field, and then to declare the specified data.
4090 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4091 they were specified in the structure definition.
4093 If the data to go in a structure field requires more than one source
4094 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4095 the \c{AT} line. For example:
4097 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4098 \c                     db      190,100,0
4100 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4101 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4102 line:
4104 \c         at mt_str
4105 \c                 db      'hello, world'
4106 \c                 db      13,10,0
4109 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
4111 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4112 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4113 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4114 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4116 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4117 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4118 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4119 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4120 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4122 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4123 both compute the number of additional bytes required to bring the
4124 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4125 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4126 perform the alignment.
4128 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4129 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4130 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4131 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4132 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4133 except for special purposes.
4135 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4136 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4137 power of two, or if their second argument generates more than one
4138 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4139 thing.
4141 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4142 be used within structure definitions:
4144 \c struc mytype2
4146 \c   mt_byte:
4147 \c         resb 1
4148 \c         alignb 2
4149 \c   mt_word:
4150 \c         resw 1
4151 \c         alignb 4
4152 \c   mt_long:
4153 \c         resd 1
4154 \c   mt_str:
4155 \c         resb 32
4157 \c endstruc
4159 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4160 relative to the base of the structure.
4162 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4163 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4164 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4165 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4166 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4167 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4168 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4170 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4171 See \k{sectalign} for details.
4173 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4176 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4178 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4179 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4180 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4182 For example the directive
4184 \c SECTALIGN 16
4186 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4187 not be decreased, the magnitude may grow only.
4189 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4190 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4191 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4192 at all use the directive
4194 \c SECTALIGN OFF
4196 It is still possible to turn in on again by
4198 \c SECTALIGN ON
4201 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4203 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4204 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4205 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4206 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4208 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4209 quoted or not.
4212 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4214 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4215 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4216 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4217 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4218 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4219 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4221 Example use:
4223 \c %use altreg
4225 \c proc:
4226 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4227 \c       ret
4229 See also \k{reg64}.
4232 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4234 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4235 macro which is more powerful than the default (and
4236 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4237 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4238 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4239 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4240 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4241 sequence.
4243 The specific instructions generated can be controlled with the
4244 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4245 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4246 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4247 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4249 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4250 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4251 default.
4253 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4254 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4255 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4257 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4258 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4259 threshold is 16.
4261 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4262 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4263 threshold is 16.
4265 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4266 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4267 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4268 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4270 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4271 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4272 are used internally by this macro package.
4275 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4277 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4279 \c %define Inf             __Infinity__
4280 \c %define NaN             __QNaN__
4281 \c %define QNaN            __QNaN__
4282 \c %define SNaN            __SNaN__
4284 \c %define float8(x)       __float8__(x)
4285 \c %define float16(x)      __float16__(x)
4286 \c %define float32(x)      __float32__(x)
4287 \c %define float64(x)      __float64__(x)
4288 \c %define float80m(x)     __float80m__(x)
4289 \c %define float80e(x)     __float80e__(x)
4290 \c %define float128l(x)    __float128l__(x)
4291 \c %define float128h(x)    __float128h__(x)
4294 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4296 This package contains a set of macros which implement integer
4297 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4298 are most conveniently accessed via this macro package.
4300 The macros provided are:
4302 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4304 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4305 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4306 between the functions is their respective behavior if the argument
4307 provided is not a power of two.
4309 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generates an error if
4310 the argument is not a power of two.
4312 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4313 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4315 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4316 power of two.
4318 The functions \i\c{ilog2fw()} (alias \i\c{ilog2w()}) and
4319 \i\c{ilog2cw()} generate a warning if the argument is not a power of
4320 two, but otherwise behaves like \c{ilog2f()} and \c{ilog2c()},
4321 respectively.
4324 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4326 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4327 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4328 directives. These are described in this chapter.
4330 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4331 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4332 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4333 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4334 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4335 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4337 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4338 directives are not.
4340 In addition to the universal directives described in this chapter,
4341 each object file format can optionally supply extra directives in
4342 order to control particular features of that file format. These
4343 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4344 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4347 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4349 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4350 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4351 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4352 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4354 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4355 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4356 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4357 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4358 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4359 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4360 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4361 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4363 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4364 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4365 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4366 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4367 device drivers and boot loader software.
4369 The \c{BITS} directive can also be used to generate code for a
4370 different mode than the standard one for the output format.
4372 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4373 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4374 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4375 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4377 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4378 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4379 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4380 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4381 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4382 need an 0x67.
4384 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4385 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4386 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4388 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4389 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4390 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4391 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4392 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4393 necessary.
4395 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4396 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4397 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4398 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4399 REX prefix is used.
4401 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4402 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4403 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4405 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4407 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4409 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4410 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4413 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4415 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4416 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4417 specify most features directly.  However, this is occasionally
4418 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4419 to use.
4421 Currently, \c{DEFAULT} can set \c{REL} & \c{ABS} and \c{BND} & \c{NOBND}.
4423 \S{REL & ABS} \i\c{REL} & \i\c{ABS}: RIP-relative addressing
4425 This sets whether registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative
4426 or not. By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4427 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4428 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4429 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4431 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4432 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4433 other special functions in 64-bit mode, and generating
4434 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4436 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4438 \S{BND & NOBND} \i\c{BND} & \i\c{NOBND}: \c{BND} prefix
4440 If \c{DEFAULT BND} is set, all bnd-prefix available instructions following
4441 this directive are prefixed with bnd. To override it, \c{NOBND} prefix can
4442 be used.
4444 \c  DEFAULT BND
4445 \c      call foo            ; BND will be prefixed
4446 \c      nobnd call foo      ; BND will NOT be prefixed
4448 \c{DEFAULT NOBND} can disable \c{DEFAULT BND} and then \c{BND} prefix will be
4449 added only when explicitly specified in code.
4451 \c{DEFAULT BND} is expected to be the normal configuration for writing
4452 MPX-enabled code.
4454 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4455 Sections}
4457 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4458 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4459 which section of the output file the code you write will be
4460 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4461 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4462 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4463 define a new section, if you try to switch to a section that does
4464 not (yet) exist.
4466 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4467 \k{multisec}), all support
4468 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4469 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4470 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4471 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4472 name that has one.
4475 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4477 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4478 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4479 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4480 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4481 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4482 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4483 it. So the user-level directive
4485 \c         SECTION .text
4487 expands to the two lines
4489 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4490 \c         [SECTION .text]
4492 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4493 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4494 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4496 \c %macro  writefile 2+
4498 \c         [section .data]
4500 \c   %%str:        db      %2
4501 \c   %%endstr:
4503 \c         __SECT__
4505 \c         mov     dx,%%str
4506 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4507 \c         mov     bx,%1
4508 \c         mov     ah,0x40
4509 \c         int     0x21
4511 \c %endmacro
4513 This form of the macro, once passed a string to output, first
4514 switches temporarily to the data section of the file, using the
4515 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4516 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4517 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4518 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4519 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4520 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4521 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4522 code in any of several separate code sections.
4525 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4527 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4528 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4529 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4530 given absolute address. The only instructions you can use in this
4531 mode are the \c{RESB} family.
4533 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4535 \c absolute 0x1A
4537 \c     kbuf_chr    resw    1
4538 \c     kbuf_free   resw    1
4539 \c     kbuf        resw    16
4541 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4542 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4543 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4545 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4546 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4548 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4549 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4551 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4552 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4553 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4554 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4556 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4558 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4560 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4561 \c setup:
4562 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4564 \c absolute setup
4566 \c runtimevar1     resw    1
4567 \c runtimevar2     resd    20
4569 \c tsr_end:
4571 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4572 after the setup has finished running, the space it took up can be
4573 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4574 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4575 needs to be made resident.
4578 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4580 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4581 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4582 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4583 defined in some other module and needs to be referred to by this
4584 one. Not every object-file format can support external variables:
4585 the \c{bin} format cannot.
4587 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4588 argument is the name of a symbol:
4590 \c extern  _printf
4591 \c extern  _sscanf,_fscanf
4593 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4594 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4595 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4596 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4597 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4598 by means of the directive
4600 \c extern  _variable:wrt dgroup
4602 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4603 only in that it can take only one argument at a time: the support
4604 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4606 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4607 will quietly ignore the second and later redeclarations.
4609 If a variable is declared both \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, or if it is
4610 declared as \c{EXTERN} and then defined, it will be treated as
4611 \c{GLOBAL}. If a variable is declared both as \c{COMMON} and
4612 \c{EXTERN}, it will be treated as \c{COMMON}.
4615 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4617 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4618 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4619 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4620 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4621 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4623 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4624 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4625 \c{GLOBAL} directive. For example:
4627 \c global _main
4628 \c _main:
4629 \c         ; some code
4631 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4632 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4633 example, lets you specify whether global data items are functions or
4634 data:
4636 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4638 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4639 user-level form only in that it can take only one argument at a
4640 time.
4643 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4645 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4646 A common variable is much like a global variable declared in the
4647 uninitialized data section, so that
4649 \c common  intvar  4
4651 is similar in function to
4653 \c global  intvar
4654 \c section .bss
4656 \c intvar  resd    1
4658 The difference is that if more than one module defines the same
4659 common variable, then at link time those variables will be
4660 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4661 at the same piece of memory.
4663 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4664 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4665 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4666 specify the alignment requirements of a common variable:
4668 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4669 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4671 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4672 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4673 only one argument at a time.
4675 \H{static} \i\c{STATIC}: Local Symbols within Modules
4677 Opposite to \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, \c{STATIC} is local symbol, but
4678 should be named according to the global mangling rules (named by
4679 analogy with the C keyword \c{static} as applied to functions or
4680 global variables).
4682 \c static foo
4683 \c foo:
4684 \c          ; codes
4686 Unlike \c{GLOBAL}, \c{STATIC} does not allow object formats to accept
4687 private extensions mentioned in \k{global}.
4689 \H{mangling} \i\c{(G|L)PREFIX}, \i\c{(G|L)POSTFIX}: Mangling Symbols
4691 \c{PREFIX}, \c{GPREFIX}, \c{LPREFIX}, \c{POSTFIX}, \c{GPOSTFIX}, and
4692 \c{LPOSTFIX} directives can prepend or append the given argument to
4693 a certain type of symbols. The directive should be as a preprocess
4694 statement. Each usage is:
4696 \b\c{PREFIX}|\c{GPREFIX}: Prepend the argument to all \c{EXTERN}
4697 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols
4699 \b\c{LPREFIX}: Prepend the argument to all other symbols
4700 such as Local Labels, and backend defined symbols
4702 \b\c{POSTFIX}|\c{GPOSTFIX}: Append the argument to all \c{EXTERN}
4703 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols
4705 \b\c{LPOSTFIX}: Append the argument to all other symbols
4706 such as Local Labels, and backend defined symbols
4708 This is a macro implemented as a \c{%pragma}:
4710 \c      %pragma macho lprefix L_
4712 Commandline option is also possible. See also \k{opt-pfix}.
4715 \H{gen-namespace} \i\c{OUTPUT}, \i\c{DEBUG}: Generic Namespaces
4717 \c{OUTPUT} and \c{DEBUG} are generic \c{%pragma} namespaces that are
4718 supposed to redirect to the current output and debug formats.
4719 For example, when mangling local symbols via the generic namespace:
4721 \c      %pragma output gprefix _
4723 This is useful when the directive is needed to be output format
4724 agnostic.
4726 The example is also euquivalent to this, when the output format is \c{elf}:
4728 \c      %pragma elf gprefix _
4731 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4733 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4734 are available on the specified CPU.
4736 Options are:
4738 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4740 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4742 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4744 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4746 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4748 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4750 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4752 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4754 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4756 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4758 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4760 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4762 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4764 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4766 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4768 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4770 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4772 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4773 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4774 instructions are available.
4777 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4779 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4780 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4781 this behaviour:
4783 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4785 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4787 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4789 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4791 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4793 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4795 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4797 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4798 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4799 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4801 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4802 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4805 \H{asmdir-warning} \i\c{[WARNING]}: Enable or disable warnings
4807 The \c{[WARNING]} directive can be used to enable or disable classes
4808 of warnings in the same way as the \c{-w} option, see \k{opt-w} for
4809 more details about warning classes.
4811 \b \c{[warning +}\e{warning-class}\c{]} enables warnings for
4812    \e{warning-class}.
4814 \b \c{[warning -}\e{warning-class}\c{]} disables warnings for
4815    \e{warning-class}.
4817 \b \c{[warning *}\e{warning-class}\c{]} restores \e{warning-class} to
4818    the original value, either the default value or as specified on the
4819    command line.
4821 The \c{[WARNING]} directive also accepts the \c{all}, \c{error} and
4822 \c{error=}\e{warning-class} specifiers.
4824 No "user form" (without the brackets) currently exists.
4827 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4829 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4830 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4831 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4832 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4833 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4834 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4836 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4837 output file based on the input file name and the chosen output
4838 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4839 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4840 name, and substituting an extension defined by the output format.
4841 The extensions are given with each format below.
4844 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4846 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4847 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4848 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4849 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4850 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4851 development.
4853 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4854 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4856 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4857 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4858 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4859 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4861 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4862 leaves your file name as it is once the original extension has been
4863 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4864 into a binary file called \c{binprog}.
4867 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4869 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4870 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4871 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4872 the program begins at when it is loaded into memory.
4874 For example, the following code will generate the longword
4875 \c{0x00000104}:
4877 \c         org     0x100
4878 \c         dd      label
4879 \c label:
4881 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4882 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4883 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4884 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4885 offset which is added to all internal address references within the
4886 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4887 does. See \k{proborg} for further comments.
4890 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4891 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4893 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4894 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4895 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4896 end of the section-definition line. For example,
4898 \c section .data   align=16
4900 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4901 aligned on a 16-byte boundary.
4903 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4904 section start address must be forced to zero. The alignment value
4905 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4906 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4909 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4911 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4912 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4914 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4915 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4916 of course).
4918 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4919 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4920 \i\c{start=}.
4922 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4923 for the calculation of all memory references within that section
4924 with \i\c{vstart=}.
4926 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4927 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4928 start address.
4930 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4931 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4932 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4934 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4935 is directed by default into the \c{.text} section.
4937 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4938 by default.
4940 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4941 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4942 has been specified.
4944 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4945 alignment has been specified.
4947 \b Sections may not overlap.
4949 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4950 which may be used in your code.
4952 \S{map}\i{Map Files}
4954 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4955 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4956 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4957 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4958 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4959 brackets must be used.
4962 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4964 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4965 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4966 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4967 similar utilities.
4969 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4970 the \c{ith} file format.
4972 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4975 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4977 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4978 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4979 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4980 similar utilities.
4982 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4983 the \c{srec} file format.
4985 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4988 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4990 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4991 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4992 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4993 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4995 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4997 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4998 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4999 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
5000 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
5001 file format.
5003 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
5004 can call your segments anything you like. Typical names for segments
5005 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
5007 If your source file contains code before specifying an explicit
5008 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
5009 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
5011 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
5012 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
5013 address of the segment. So, for example:
5015 \c segment data
5017 \c dvar:   dw      1234
5019 \c segment code
5021 \c function:
5022 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
5023 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
5024 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
5025 \c         ret
5027 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
5028 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
5029 like
5031 \c extern  foo
5033 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
5034 \c       mov   ds,ax
5035 \c       mov   ax,data               ; a different segment
5036 \c       mov   es,ax
5037 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
5038 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
5041 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
5042 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
5044 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
5045 directive to allow you to specify various properties of the segment
5046 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
5047 end of the segment-definition line. For example,
5049 \c segment code private align=16
5051 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
5052 segment, and requires that the portion of it described in this code
5053 module must be aligned on a 16-byte boundary.
5055 The available qualifiers are:
5057 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
5058 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
5059 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
5060 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
5061 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
5062 than stuck end-to-end.
5064 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
5065 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
5066 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
5067 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
5068 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
5069 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
5070 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
5071 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
5072 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
5074 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
5075 indicates to the linker that segments of the same class should be
5076 placed near each other in the output file. The class name can be any
5077 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
5079 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
5080 as an argument, and provides overlay information to an
5081 overlay-capable linker.
5083 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
5084 the effect of recording the choice in the object file and also
5085 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
5086 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
5088 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
5089 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
5090 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
5091 defines the group if it is not already defined.
5093 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
5094 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
5095 are currently known to make sensible use of this feature;
5096 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
5097 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
5098 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
5100 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
5101 class, no overlay, and \c{USE16}.
5104 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
5106 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
5107 single segment register can be used to refer to all the segments in
5108 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
5109 you can code
5111 \c segment data
5113 \c         ; some data
5115 \c segment bss
5117 \c         ; some uninitialized data
5119 \c group dgroup data bss
5121 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
5122 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
5123 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
5124 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
5125 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
5126 segment register.
5128 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
5129 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
5130 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
5131 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
5132 base rather than the segment base.
5134 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
5135 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5136 segment which is part of more than one group will default to being
5137 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5139 A group does not have to contain any segments; you can still make
5140 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5141 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5142 \c{FLAT} with no segments in it.
5145 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5147 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5148 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5149 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5150 segment, group and symbol names that are written to the object file
5151 to be forced to upper case just before being written. Within a
5152 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5153 be written entirely in upper case if desired.
5155 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5158 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5159 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5161 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5162 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5163 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5164 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5166 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5167 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5168 wish to import and the name of the library you wish to import it
5169 from. For example:
5171 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5173 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5174 known in the library you are importing it from, in case this is not
5175 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5176 once you have imported it. For example:
5178 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5181 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5182 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5184 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5185 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5186 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5187 using the \c{EXPORT} directive.
5189 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5190 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5191 optional second parameter (separated by white space from the first)
5192 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5193 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5194 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5195 off.
5197 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5198 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5199 space. If further parameters are given, the external name must also
5200 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5201 available attributes are:
5203 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5204 resident by the system loader. This is an optimisation for
5205 frequently used symbols imported by name.
5207 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5208 does not make use of any initialized data.
5210 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5211 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5212 between 32-bit and 16-bit segments.
5214 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5215 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5216 the desired number.
5218 For example:
5220 \c     export  myfunc
5221 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5222 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5223 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5226 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5227 Point}
5229 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5230 define the program entry point, where execution will begin when the
5231 program is run. If the object file that defines the entry point is
5232 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5233 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5234 begin.
5237 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5238 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5240 If you declare an external symbol with the directive
5242 \c     extern  foo
5244 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5245 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5246 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5247 \c{foo} you will usually need to do something like
5249 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5250 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5251 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5253 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5254 is going to be accessible from a given segment or group, say
5255 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5256 simply code
5258 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5260 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5261 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5262 alternative form
5264 \c     extern  foo:wrt dgroup
5266 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5267 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5268 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5269 \c{foo wrt dgroup}.
5271 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5272 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5273 your program. It can also be applied to common variables: see
5274 \k{objcommon}.
5277 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5278 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5280 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5281 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5282 specify which your variables should be by the use of the syntax
5284 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5285 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5287 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5288 OMF specification says that they are declared as a number of
5289 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5290 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5291 five-byte elements or one ten-byte element.
5293 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5294 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5295 the variable size, to match when resolving common variables declared
5296 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5297 the element size on your far common variables. This is done by the
5298 following syntax:
5300 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5301 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5303 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5304 keyword is not required when an element size is specified, since
5305 only far commons may have element sizes at all. So the above
5306 declarations could equivalently be
5308 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5309 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5311 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5312 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5313 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5315 \c common  foo     10:wrt dgroup
5316 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5317 \c common  baz     24:wrt data:6
5320 \S{objdepend} Embedded File Dependency Information
5322 Since NASM 2.13.02, \c{obj} files contain embedded dependency file
5323 information.  To suppress the generation of dependencies, use
5325 \c %pragma obj nodepend
5328 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5330 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5331 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5332 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5333 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5335 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5337 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5338 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5339 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5340 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5341 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5342 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5343 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5344 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5347 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5348 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5350 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5351 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5352 and properties of sections you declare. Section types and properties
5353 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5354 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5355 these qualifiers.
5357 The available qualifiers are:
5359 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5360 code section. This marks the section as readable and executable, but
5361 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5362 section is code.
5364 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5365 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5366 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5367 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5369 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5370 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5371 constants in it.
5373 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5374 which is not included in the executable file by the linker, but may
5375 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5376 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5377 linker to interpret the contents of the section as command-line
5378 options.
5380 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5381 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5382 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5383 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5384 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5385 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5386 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5387 for data (and BSS) sections.
5388 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5389 alignment), though the value does not matter.
5391 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5392 qualifiers are:
5394 \c section .text    code  align=16
5395 \c section .data    data  align=4
5396 \c section .rdata   rdata align=8
5397 \c section .bss     bss   align=4
5399 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5401 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5403 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5404 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5405 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5406 designated read-only table and have alleged entry point verified
5407 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5408 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5409 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5410 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5411 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5412 will not be performed for application in question. Table omission is by
5413 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5414 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5415 \c{/safeseh} command line option.
5417 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5418 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5419 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5421 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5423 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5425 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5426 line to source code:
5428 \c $@feat.00 equ 1
5430 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5431 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5432 developer would choose to assign another value in source file, it would
5433 still be perfectly possible.
5435 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5436 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5437 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5438 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5439 table." Its typical use would be:
5441 \c section .text
5442 \c extern  _MessageBoxA@16
5443 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5444 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5445 \c %endif
5446 \c handler:
5447 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5448 \c         push    DWORD caption
5449 \c         push    DWORD text
5450 \c         push    DWORD 0
5451 \c         call    _MessageBoxA@16
5452 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5453 \c                         ; for exception handler
5454 \c         ret
5455 \c global  _main
5456 \c _main:
5457 \c         push    DWORD handler
5458 \c         push    DWORD [fs:0]
5459 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5460 \c         xor     eax,eax
5461 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5462 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5463 \c         add     esp,4
5464 \c         ret
5465 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5466 \c caption:db      'SEGV',0
5468 \c section .drectve info
5469 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5471 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5472 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5473 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5474 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5475 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5476 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5477 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5478 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5479 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5480 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5481 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5482 no notification is provided and user is left with no clue on what
5483 caused application failure.
5485 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5486 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5487 data for "safe exception handler table" causes no backward
5488 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5489 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5491 \S{codeview} Debugging formats for Windows
5492 \I{Windows debugging formats}
5494 The \c{win32} and \c{win64} formats support the Microsoft CodeView
5495 debugging format.  Currently CodeView version 8 format is supported
5496 (\i\c{cv8}), but newer versions of the CodeView debugger should be
5497 able to handle this format as well.
5500 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5502 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5503 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5504 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5505 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5506 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5508 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5510 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5511 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5512 references. Consider a switch dispatch table:
5514 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5515 \c         ...
5516 \c dsptch: dq      case0
5517 \c         dq      case1
5518 \c         ...
5520 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5521 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5523 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5525 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5527 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5528 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5530 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5531 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5532 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5533 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5534 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5535 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5536 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5537 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5538 But no worry, it's trivial to fix:
5540 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5541 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5542 \c         jmp     rbx
5543 \c         ...
5544 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5545 \c         dq      case1-dsptch
5546 \c         ...
5548 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5549 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5550 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5551 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5552 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5553 these image-relative references:
5555 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5556 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5557 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5558 \c         add     rbx,rax
5559 \c         jmp     rbx
5560 \c         ...
5561 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5562 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5564 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5565 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5566 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5567 become apparent in next paragraph.
5569 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5570 operand only:
5572 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5573 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5574 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5575 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5577 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5579 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5580 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5581 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5582 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5583 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5584 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5585 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5586 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5587 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5588 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5589 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5590 top of the stack.
5592 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5593 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5594 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5595 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5596 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5597 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5598 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5599 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5600 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5601 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5602 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5603 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5604 copying caller's return address to the top of stack and this would
5605 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5606 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5607 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5608 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5609 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5610 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5611 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5612 no, no trace of failure is left.
5614 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5615 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5616 is checked for presence of reference to custom language-specific
5617 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5618 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5619 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5620 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5621 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5622 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5623 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5624 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5625 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5626 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5627 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5628 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5629 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5630 terminating the application.
5632 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5633 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5634 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5635 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5636 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5637 leaf function:
5639 \c default rel
5640 \c section .text
5641 \c extern  MessageBoxA
5642 \c handler:
5643 \c         sub     rsp,40
5644 \c         mov     rcx,0
5645 \c         lea     rdx,[text]
5646 \c         lea     r8,[caption]
5647 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5648 \c         call    MessageBoxA
5649 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5650 \c                         ; for exception handler
5651 \c         add     rsp,40
5652 \c         ret
5653 \c global  main
5654 \c main:
5655 \c         xor     rax,rax
5656 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5657 \c         ret
5658 \c main_end:
5659 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5660 \c caption:db      'SEGV',0
5662 \c section .pdata  rdata align=4
5663 \c         dd      main wrt ..imagebase
5664 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5665 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5666 \c section .xdata  rdata align=8
5667 \c xmain:  db      9,0,0,0
5668 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5669 \c section .drectve info
5670 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5672 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5673 start and end addresses of function" along with reference to associated
5674 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5675 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5676 designated exception handler. References are \e{required} to be
5677 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5678 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5679 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5680 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5681 references, not only above listed required ones, placed into these two
5682 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5683 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5684 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5685 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5687 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5688 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5689 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5690 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5691 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5692 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5693 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5694 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5695 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5696 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5697 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5698 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5699 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5700 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5701 unwinding procedure. Consider following example:
5703 \c function:
5704 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5705 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5706 \c         push    rbx
5707 \c         push    rbp
5708 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5709 \c         sub     r11,rcx
5710 \c         and     r11,-64
5711 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5712 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5713 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5714 \c magic_point:
5715 \c         ...
5716 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5717 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5718 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5719 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5720 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5721 \c         ret
5723 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5724 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5725 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5726 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5727 custom language-specific exception handler would look like this:
5729 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5730 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5731 \c {   ULONG64 *rsp;
5732 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5733 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5734 \c     else
5735 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5736 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5737 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5738 \c         context->R15 = rsp[-1];
5739 \c     }
5740 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5742 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5743 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5744 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5745 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5746 \c     return ExceptionContinueSearch;
5747 \c }
5749 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5750 structure does not have to contain any information about stack frame
5751 and its layout.
5753 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5755 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5756 linking with the \i{DJGPP} linker.
5758 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5760 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5761 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5762 the \c{info} section type are not supported.
5764 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5766 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces Mach-O
5767 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5768 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5770 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5772 \S{machosect} \c{macho} extensions to the \c{SECTION} Directive
5773 \I{SECTION, macho extensions to}
5775 The \c{macho} output format specifies section names in the format
5776 "\e{segment}\c{,}\e{section}".  No spaces are allowed around the
5777 comma.  The following flags can also be specified:
5779 \b \c{data} - this section contains initialized data items
5781 \b \c{code} - this section contains code exclusively
5783 \b \c{mixed} - this section contains both code and data
5785 \b \c{bss} - this section is uninitialized and filled with zero
5787 \b \c{zerofill} - same as \c{bss}
5789 \b \c{no_dead_strip} - inhibit dead code stripping for this section
5791 \b \c{live_support} - set the live support flag for this section
5793 \b \c{strip_static_syms} - strip static symbols for this section
5795 \b \c{debug} - this section contains debugging information
5797 \b \c{align=}\e{alignment} - specify section alignment
5799 The default is \c{data}, unless the section name is \c{__text} or
5800 \c{__bss} in which case the default is \c{text} or \c{bss},
5801 respectively.
5803 For compatibility with other Unix platforms, the following standard
5804 names are also supported:
5806 \c .text    = __TEXT,__text  text
5807 \c .rodata  = __DATA,__const data
5808 \c .data    = __DATA,__data  data
5809 \c .bss     = __DATA,__bss   bss
5811 If the \c{.rodata} section contains no relocations, it is instead put
5812 into the \c{__TEXT,__const} section unless this section has already
5813 been specified explicitly.  However, it is probably better to specify
5814 \c{__TEXT,__const} and \c{__DATA,__const} explicitly as appropriate.
5816 \S{machotls} \i{Thread Local Storage in Mach-O}\I{TLS}: \c{macho} special
5817 symbols and \i\c{WRT}
5819 Mach-O defines the following special symbols that can be used on the
5820 right-hand side of the \c{WRT} operator:
5822 \b \c{..tlvp} is used to specify access to thread-local storage.
5824 \b \c{..gotpcrel} is used to specify references to the Global Offset
5825    Table.  The GOT is supported in the \c{macho64} format only.
5827 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{subsections_via_symbols}
5829 The directive \c{subsections_via_symbols} sets the
5830 \c{MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS} flag in the Mach-O header, which tells
5831 the linker that the symbols in the file matches the conventions
5832 required to allow for link-time dead code elimination.
5834 This directive takes no arguments.
5836 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5837 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5838 non-Mach-O builds of the same source code:
5840 \c      %pragma macho subsections_via_symbols
5842 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{no_dead_strip}
5844 The directive \c{no_dead_strip} sets the Mach-O \c{SH_NO_DEAD_STRIP}
5845 section flag on the section containing a a specific symbol.  This
5846 directive takes a list of symbols as its arguments.
5848 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5849 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5850 non-Mach-O builds of the same source code:
5852 \c      %pragma macho no_dead_strip symbol...
5854 \S{macho-pext} \c{macho} specific extensions to the \c{GLOBAL}
5855 Directive: \i\c{private_extern}
5857 The directive extension to \c{GLOBAL} marks the symbol with limited
5858 global scope. For example, you can specify the global symbol with
5859 this extension:
5861 \c global foo:private_extern
5862 \c foo:
5863 \c          ; codes
5865 Using with static linker will clear the private extern attribute.
5866 But linker option like \c{-keep_private_externs} can avoid it.
5868 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5869 Format} Object Files
5871 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
5872 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
5873 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
5874 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf} provides a default output
5875 file-name extension of \c{.o}.  \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5877 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
5878 ABI with the CPU in 64-bit mode.
5880 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5882 The ELF header specifies the application binary interface for the
5883 target operating system (OSABI).  This field can be set by using the
5884 \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5885 system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX
5886 System V ABI" (0) which will work on most systems which support ELF.
5888 \S{elfsect} \c{elf} extensions to the \c{SECTION} Directive
5889 \I{SECTION, elf extensions to}
5891 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5892 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5893 and properties of sections you declare. Section types and properties
5894 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5895 names}, but may still be
5896 overridden by these qualifiers.
5898 The available qualifiers are:
5900 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5901 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5902 which is not, such as an informational or comment section.
5904 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5905 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5906 which should not.
5908 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5909 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5910 not.
5912 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5913 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5914 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5915 contents given, such as a BSS section.
5917 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5918 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5919 requirements of the section.
5921 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5922 thread local variables.
5924 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5925 qualifiers are:
5927 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5928 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5930 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5931 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5932 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5933 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5934 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5935 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5936 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5937 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5938 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5939 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5940 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5942 (Any section name other than those in the above table
5943  is treated by default like \c{other} in the above table.
5944  Please note that section names are case sensitive.)
5947 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{macho} Special
5948 Symbols and \i\c{WRT}
5950 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5951 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5952 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5953 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5954 types.
5956 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5957 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5958 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5959 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5961 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5962 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5963 beginning of the current section to the global offset table.
5964 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5965 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5966 result to get the real address of the GOT.
5968 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5969 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5970 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5971 would give the real address of the location you wanted.
5973 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5974 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5975 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5976 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5977 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5978 address of the symbol.
5980 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5981 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5982 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5983 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5984 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5985 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5986 entries absolutely.
5988 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5989 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5990 relative to the start of the section and then adding on the offset
5991 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5992 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5993 peculiarity of the dynamic linker.
5995 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5996 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5998 \S{elftls} \i{Thread Local Storage in ELF}\I{TLS}: \c{elf} Special
5999 Symbols and \i\c{WRT}
6001 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
6002 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
6003 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6004 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
6005 of the symbol with code such as:
6007 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
6008 \c        mov  [gs:eax],ebx
6011 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
6012 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
6013 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6014 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
6015 of the symbol with code such as:
6017 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
6018 \c        mov   rcx,[fs:rax]
6021 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6022 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
6024 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
6025 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
6026 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
6027 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
6028 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
6029 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
6030 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
6031 to specify these features.
6033 You can specify whether a global variable is a function or a data
6034 object by suffixing the name with a colon and the word
6035 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
6036 \c{data}.) For example:
6038 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
6040 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
6041 \c{hashtable} as a data object.
6043 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
6044 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
6045 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
6046 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
6048 \c global   hashlookup:function hidden
6050 You can also specify the size of the data associated with the
6051 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
6052 forward references) after the type specifier. Like this:
6054 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
6056 \c hashtable:
6057 \c         db this,that,theother  ; some data here
6058 \c .end:
6060 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
6061 place that information into the \c{ELF} symbol table.
6063 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
6064 writing shared library code. For more information, see
6065 \k{picglobal}.
6068 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
6069 \I{COMMON, elf extensions to}
6071 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
6072 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
6073 common variables. This is done by putting a number (which must be a
6074 power of two) after the name and size of the common variable,
6075 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
6076 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
6078 \c common  dwordarray 128:4
6080 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
6081 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
6084 \S{elf16} 16-bit code and ELF
6085 \I{ELF, 16-bit code and}
6087 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
6088 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
6089 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
6090 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
6091 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
6092 these relocations is generated.
6094 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
6095 \I{ELF, Debug formats and}
6097 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
6098 Line number information is generated for all executable sections, but please
6099 note that only the ".text" section is executable by default.
6101 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
6103 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
6104 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
6105 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
6106 the magic number in the first four bytes of the file is
6107 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
6108 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
6109 implementation does not.
6111 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6113 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
6114 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
6115 extensions to any standard directives. It supports only the three
6116 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6119 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
6120 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
6122 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
6123 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
6124 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
6125 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
6126 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
6127 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
6128 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
6130 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6132 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
6133 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
6134 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
6135 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
6136 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
6138 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
6139 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
6140 this.
6143 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
6145 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
6146 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
6147 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
6148 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
6149 itself \c{a.out}.
6151 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
6152 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6154 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
6155 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
6156 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
6157 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
6158 only special symbol supported is \c{..start}.
6161 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
6162 Format}
6164 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
6165 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
6166 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
6167 format the internal structure of the assembler.
6169 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
6170 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
6171 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
6172 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
6174 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
6175 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
6176 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
6177 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
6178 execute an RDF executable under Linux.
6180 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
6181 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6184 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
6186 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
6187 library to be linked to the module, either at load time or run time.
6188 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
6189 which is the name of the module:
6191 \c     library  mylib.rdl
6194 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
6196 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
6197 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
6198 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
6199 of current module:
6201 \c     module  mymodname
6203 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
6204 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
6205 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
6207 \c     module  $kernel.core
6210 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6211 rdf extensions to}
6213 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6214 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6215 telling the linker do not strip it from target executable or library
6216 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6217 is a procedure (function) or data object.
6219 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6220 symbol exported:
6222 \c     global  sys_open:export
6224 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6225 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6227 \c     global  sys_open:export proc
6229 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6230 or \i\c{object} to the directive:
6232 \c     global  kernel_ticks:export data
6235 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6236 rdf extensions to}
6238 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6239 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6240 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6241 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6242 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6243 (function) or data object. For example:
6245 \c     library $libc
6246 \c     extern  _open:import
6247 \c     extern  _printf:import proc
6248 \c     extern  _errno:import data
6250 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6251 a hint as to where to find requested symbols.
6254 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6256 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6257 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6258 transactions between the main body of NASM and the output-format
6259 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6260 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6261 of the various requests the main program makes of the output driver,
6262 and in what order they happen.
6264 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6266 \c nasm -f dbg filename.asm
6268 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6269 However, this will not work well on files which were designed for a
6270 different object format, because each object format defines its own
6271 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6272 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6273 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6274 native object format selected:
6276 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6277 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6279 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6280 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6281 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6282 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6283 the final diagnostic output.
6285 This workaround will still typically not work for programs intended
6286 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6287 directives have side effects of defining the segment and group names
6288 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6289 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6290 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6291 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6293 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6294 them all to its output file.
6296 \c{dbg} accepts and logs any \c{%pragma}, but the specific
6297 \c{%pragma}:
6299 \c      %pragma dbg maxdump <size>
6301 where \c{<size>} is either a number or \c{unlimited}, can be used to
6302 control the maximum size for dumping the full contents of a
6303 \c{rawdata} output object.
6306 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6308 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6309 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6310 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6311 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6312 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6315 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6317 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6318 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6319 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6320 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6321 support the \c{.COM} format.
6323 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6324 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
6325 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6326 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6327 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6328 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6329 Yann Guidon for contributing the code for this.
6331 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6332 future releases.
6335 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6337 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6338 by linking \c{.OBJ} files together.
6340 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6341 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6342 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6343 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6344 An LZH archiver can be found at
6345 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6346 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6347 sources) called \i{FREELINK}, available from
6348 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6349 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6350 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6351 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6352 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6354 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6355 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6356 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6357 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6358 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6359 field in the output file header; if more than one defines a start
6360 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6362 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6363 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6364 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6365 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6366 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6367 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6369 \c segment code
6371 \c ..start:
6372 \c         mov     ax,data
6373 \c         mov     ds,ax
6374 \c         mov     ax,stack
6375 \c         mov     ss,ax
6376 \c         mov     sp,stacktop
6378 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6379 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6380 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6381 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6382 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6383 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6384 execute on.
6386 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6387 beginning of this code, which means that will be the entry point
6388 into the resulting executable file.
6390 \c         mov     dx,hello
6391 \c         mov     ah,9
6392 \c         int     0x21
6394 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6395 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6396 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6397 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6399 \c         mov     ax,0x4c00
6400 \c         int     0x21
6402 This terminates the program using another DOS system call.
6404 \c segment data
6406 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6408 The data segment contains the string we want to display.
6410 \c segment stack stack
6411 \c         resb 64
6412 \c stacktop:
6414 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6415 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6416 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6417 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6418 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6419 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6420 type \c{STACK}.
6422 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6423 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6424 world' and then exit.
6427 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6429 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6430 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6431 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6432 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6433 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6434 \c{.EXE} files.
6436 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6437 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6438 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6440 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6441 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6442 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6443 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6444 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6445 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6446 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6447 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6448 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6450 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6451 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6452 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6453 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6454 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6455 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6456 explicitly issue one of your own.
6458 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6459 since this would require a relocation in the header, and things
6460 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6461 base by copying it out of \c{CS} instead.
6463 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6464 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6465 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6466 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6467 \c{EXE_stack 64}.
6469 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6470 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6471 \c{binexe.asm}.
6474 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6476 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6477 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6478 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6479 output format.
6482 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6484 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6485 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6486 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6487 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6488 like
6490 \c         org 100h
6492 \c section .text
6494 \c start:
6495 \c         ; put your code here
6497 \c section .data
6499 \c         ; put data items here
6501 \c section .bss
6503 \c         ; put uninitialized data here
6505 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6506 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6507 you want to and the code will still end up at the front of the file
6508 where it belongs.
6510 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6511 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6512 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6513 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6514 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6515 run.
6517 To assemble the above program, you should use a command line like
6519 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6521 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6522 explicit output file name were specified, so you have to override it
6523 and give the desired file name.
6526 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6528 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6529 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6530 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6531 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6532 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6533 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6534 file.
6536 If you do this, you need to take care of several things:
6538 \b The first object file containing code should start its code
6539 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6540 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6541 segment, so that the linker or converter program does not have to
6542 adjust address references within the file when generating the
6543 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6544 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6545 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6546 in MASM-compatible assemblers.
6548 \b You don't need to define a stack segment.
6550 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6551 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6552 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6553 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6556 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6558 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6559 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6560 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6561 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6562 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6563 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6564 your code segment.
6566 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6567 the various routines inside the driver which do the work. This
6568 structure should be defined at the start of the code segment, even
6569 though it is not actually code.
6571 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6572 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6573 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6574 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6577 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6579 This section covers the basics of writing assembly routines that
6580 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6581 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6582 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6585 \S{16cunder} External Symbol Names
6587 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6588 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6589 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6590 appears in the C program. So, for example, the function a C
6591 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6592 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6593 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6594 not have to worry about name clashes with C symbols.
6596 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6597 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6599 \c %macro  cglobal 1
6601 \c   global  _%1
6602 \c   %define %1 _%1
6604 \c %endmacro
6606 \c %macro  cextern 1
6608 \c   extern  _%1
6609 \c   %define %1 _%1
6611 \c %endmacro
6613 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6614 \c{%rep} construct could solve this.)
6616 If you then declare an external like this:
6618 \c cextern printf
6620 then the macro will expand it as
6622 \c extern  _printf
6623 \c %define printf _printf
6625 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6626 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6628 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6629 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6630 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6632 Also see \k{opt-pfix}.
6634 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6636 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6637 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6638 writing for. This means you have to keep track of the following
6639 things:
6641 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6642 functions are near. This means that function pointers, when stored
6643 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6644 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6645 never changes its value, and always gives the segment part of the
6646 full function address), and that functions are called using ordinary
6647 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6648 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6649 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6650 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6652 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6653 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6654 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6655 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6656 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6657 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6658 \c{CALL FAR} to call external routines.
6660 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6661 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6662 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6663 segment part of the full data item address).
6665 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6666 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6667 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6668 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6669 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6670 pointers you are passed.
6672 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6673 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6674 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6675 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6676 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6678 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6679 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6680 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6681 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6682 and global data items can both be accessed easily without changing
6683 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6684 segments. However, some memory models (though not the standard
6685 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6686 same value to be removed. Be careful about functions' local
6687 variables in this latter case.
6689 In models with a single code segment, the segment is called
6690 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6691 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6692 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6693 called \i\c{_DATA}.
6696 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6698 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6699 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6700 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6701 doing the calling and the function which gets called.
6703 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6704 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6705 argument specified to the function is pushed last).
6707 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6708 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6709 memory model.
6711 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6712 actually necessary, in functions which do not need to access their
6713 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6714 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6715 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6716 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6717 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6718 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6720 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6721 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6722 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6723 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6724 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6725 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6726 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6727 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6728 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6729 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6730 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6731 parameters in reverse order means that the function knows where to
6732 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6733 remaining ones.
6735 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6736 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6737 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6739 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6740 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6741 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6742 compiler) returned in \c{ST0}.
6744 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6745 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6746 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6747 memory model.
6749 \b When the caller regains control from the callee, the function
6750 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6751 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6752 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6753 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6754 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6755 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6756 removing.
6758 It is instructive to compare this calling convention with that for
6759 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6760 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6761 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6762 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6763 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6764 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6765 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6766 which means that a compiler can give better guarantees about
6767 sequence points without performance suffering.
6769 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6770 The following example is for small model:
6772 \c global  _myfunc
6774 \c _myfunc:
6775 \c         push    bp
6776 \c         mov     bp,sp
6777 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6778 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6780 \c         ; some more code
6782 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6783 \c         pop     bp
6784 \c         ret
6786 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6787 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6788 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6789 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6790 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6791 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6793 At the other end of the process, to call a C function from your
6794 assembly code, you would do something like this:
6796 \c extern  _printf
6798 \c       ; and then, further down...
6800 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6801 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6802 \c       call    _printf
6803 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6805 \c       ; then those data items...
6807 \c segment _DATA
6809 \c myint         dw    1234
6810 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6812 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6813 code
6815 \c     int myint = 1234;
6816 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6818 In large model, the function-call code might look more like this. In
6819 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6820 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6821 it first.
6823 \c       push    word [myint]
6824 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6825 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6826 \c       call    far _printf
6827 \c       add    sp,byte 6
6829 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6830 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6831 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6832 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6833 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6834 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6835 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6836 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6837 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6838 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6839 word of parameters.
6842 \S{16cdata} Accessing Data Items
6844 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6845 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6846 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6847 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6848 accessed from assembler as
6850 \c extern _i
6852 \c         mov ax,[_i]
6854 And to declare your own integer variable which C programs can access
6855 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6856 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6858 \c global  _j
6860 \c _j      dw      0
6862 To access a C array, you need to know the size of the components of
6863 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6864 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6865 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6866 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6867 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6868 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6869 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6871 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6872 the base of the structure to the field you are interested in. You
6873 can either do this by converting the C structure definition into a
6874 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6875 one offset and using just that.
6877 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6878 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6879 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6880 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6881 Typically, you might find that a structure like
6883 \c struct {
6884 \c     char c;
6885 \c     int i;
6886 \c } foo;
6888 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6889 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6890 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6891 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6892 out how your own compiler does it.
6895 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6897 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6898 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6899 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6900 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6901 the work involved in keeping track of the calling convention.
6903 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6904 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6906 An example of an assembly function using the macro set is given
6907 here:
6909 \c proc    _nearproc
6911 \c %$i     arg
6912 \c %$j     arg
6913 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6914 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6915 \c         add     ax,[bx]
6917 \c endproc
6919 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6920 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6921 integer. It returns \c{i + *j}.
6923 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6924 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6925 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6926 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6927 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6928 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6929 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6931 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6932 compact-model code) by default. You can have it generate far
6933 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6934 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6935 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6936 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6937 dependency on whether data pointers are far or not.
6939 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6940 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6941 many function parameters will be of type \c{int}.
6943 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6945 \c %define FARCODE
6947 \c proc    _farproc
6949 \c %$i     arg
6950 \c %$j     arg     4
6951 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6952 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6953 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6954 \c         add     ax,[bx]
6956 \c endproc
6958 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6959 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6960 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6963 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6965 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6966 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6968 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6969 not required for Pascal.
6971 \b The memory model is always large: functions are far, data
6972 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6973 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6974 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6975 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6976 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6977 data declared in a Pascal program goes into the default data
6978 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6979 when control is passed to your assembly code. The only things that
6980 do not live in the default data segment are local variables (they
6981 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6982 data \e{pointers}, however, are far.
6984 \b The function calling convention is different - described below.
6986 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6988 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6989 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6990 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6993 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6995 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6996 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6997 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6998 used to denote the function doing the calling and the function which
6999 gets called.
7001 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7002 after another, in normal order (left to right, so that the first
7003 argument specified to the function is pushed first).
7005 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
7006 control to the callee.
7008 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7009 actually necessary, in functions which do not need to access their
7010 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
7011 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
7012 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
7013 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
7014 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
7015 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7017 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
7018 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
7019 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
7020 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
7021 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
7022 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
7023 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
7025 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
7026 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7027 accessible at negative offsets from \c{BP}.
7029 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7030 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
7031 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
7032 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
7033 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
7034 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
7035 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
7036 places the returned string value at that location. The pointer is
7037 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
7038 \c{RETF} instruction.
7040 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
7041 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7042 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
7043 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
7044 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
7045 to be removed from the stack as a side effect of the return
7046 instruction.
7048 \b When the caller regains control from the callee, the function
7049 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
7050 do nothing further.
7052 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
7053 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
7055 \c global  myfunc
7057 \c myfunc: push    bp
7058 \c         mov     bp,sp
7059 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
7060 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
7061 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
7063 \c         ; some more code
7065 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
7066 \c         pop     bp
7067 \c         retf    4               ; total size of params is 4
7069 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
7070 assembly code, you would do something like this:
7072 \c extern  SomeFunc
7074 \c        ; and then, further down...
7076 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
7077 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
7078 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
7079 \c        call   far SomeFunc
7081 This is equivalent to the Pascal code
7083 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
7084 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
7087 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
7088 Name Restrictions
7090 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
7091 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
7092 reading and understanding the various information contained in a
7093 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
7094 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
7095 restrictions:
7097 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
7098 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
7100 \b initialized data must be in a segment whose name is either
7101 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
7103 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
7104 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
7106 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
7107 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
7110 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
7112 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
7113 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
7114 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
7115 definition ensures that functions are far (it implies
7116 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
7117 generated with an operand.
7119 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
7120 argument offsets; you must declare your function's arguments in
7121 reverse order. For example:
7123 \c %define PASCAL
7125 \c proc    _pascalproc
7127 \c %$j     arg 4
7128 \c %$i     arg
7129 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7130 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7131 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
7132 \c         add     ax,[bx]
7134 \c endproc
7136 This defines the same routine, conceptually, as the example in
7137 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
7138 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
7139 and the contents of the pointer. The only difference between this
7140 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
7141 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
7142 reverse order.
7145 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
7147 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
7148 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
7149 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
7150 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
7151 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
7152 shared libraries.
7154 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
7155 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
7156 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
7157 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
7158 address space no matter what segment you work relative to, and that
7159 you should ignore all segment registers completely. When writing
7160 flat-model application code, you never need to use a segment
7161 override or modify any segment register, and the code-section
7162 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
7163 space as the data-section addresses you access your variables by and
7164 the stack-section addresses you access local variables and procedure
7165 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
7166 offset part.
7169 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
7171 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
7172 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
7173 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
7176 \S{32cunder} External Symbol Names
7178 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
7179 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
7180 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7181 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
7182 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
7183 underscore on their assembly-language names.
7185 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
7186 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
7187 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
7188 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
7189 though, the leading underscore should not be used.
7191 See also \k{opt-pfix}.
7193 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
7195 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
7196 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
7197 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
7198 the function doing the calling and the function which gets called.
7200 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7201 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7202 argument specified to the function is pushed last).
7204 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
7205 control to the callee.
7207 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7208 actually necessary, in functions which do not need to access their
7209 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
7210 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
7211 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
7212 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
7213 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
7214 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7216 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7217 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7218 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7219 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7220 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7221 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7222 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7223 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7224 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7225 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7226 and type of the remaining ones.
7228 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7229 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7230 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7232 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7233 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7234 of the value. Floating-point results are typically returned in
7235 \c{ST0}.
7237 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7238 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7239 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7241 \b When the caller regains control from the callee, the function
7242 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7243 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7244 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7245 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7246 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7247 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7248 removing.
7250 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7251 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7252 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7253 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7254 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7255 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7256 still pushed in right-to-left order.
7258 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7260 \c global  _myfunc
7262 \c _myfunc:
7263 \c         push    ebp
7264 \c         mov     ebp,esp
7265 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7266 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7268 \c         ; some more code
7270 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7271 \c         ret
7273 At the other end of the process, to call a C function from your
7274 assembly code, you would do something like this:
7276 \c extern  _printf
7278 \c         ; and then, further down...
7280 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7281 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7282 \c         call    _printf
7283 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7285 \c         ; then those data items...
7287 \c segment _DATA
7289 \c myint       dd   1234
7290 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7292 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7294 \c     int myint = 1234;
7295 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7298 \S{32cdata} Accessing Data Items
7300 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7301 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7302 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7303 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7304 accessed from assembler as
7306 \c           extern _i
7307 \c           mov eax,[_i]
7309 And to declare your own integer variable which C programs can access
7310 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7311 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7313 \c           global _j
7314 \c _j        dd 0
7316 To access a C array, you need to know the size of the components of
7317 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7318 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7319 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7320 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7321 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7322 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7323 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7324 are also 4 bytes long.
7326 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7327 the base of the structure to the field you are interested in. You
7328 can either do this by converting the C structure definition into a
7329 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7330 one offset and using just that.
7332 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7333 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7334 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7335 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7336 Typically, you might find that a structure like
7338 \c struct {
7339 \c     char c;
7340 \c     int i;
7341 \c } foo;
7343 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7344 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7345 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7346 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7347 out how your own compiler does it.
7350 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7352 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7353 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7354 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7355 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7356 the work involved in keeping track of the calling convention.
7358 An example of an assembly function using the macro set is given
7359 here:
7361 \c proc    _proc32
7363 \c %$i     arg
7364 \c %$j     arg
7365 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7366 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7367 \c         add     eax,[ebx]
7369 \c endproc
7371 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7372 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7373 integer. It returns \c{i + *j}.
7375 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7376 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7377 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7378 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7379 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7380 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7381 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7383 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7384 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7385 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7388 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7389 Libraries}
7391 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7392 because it contains support for \i{position-independent code}
7393 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7394 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7395 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7397 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7398 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7399 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7400 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7402 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7403 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7404 of the running process. The contents of the library's code section
7405 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7407 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7408 this:
7410 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7412 Instead, the linker provides an area of memory called the
7413 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7414 constant distance from your library's code, so if you can find out
7415 where your library is loaded (which is typically done using a
7416 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7417 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7418 linker-generated entries in the GOT.
7420 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7421 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7422 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7423 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7424 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7425 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7428 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7430 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7431 external symbol:
7433 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7434 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7436 At the beginning of any function in your shared library which plans
7437 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7438 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7439 in this form:
7441 \c func:   push    ebp
7442 \c         mov     ebp,esp
7443 \c         push    ebx
7444 \c         call    .get_GOT
7445 \c .get_GOT:
7446 \c         pop     ebx
7447 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7449 \c         ; the function body comes here
7451 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7452 \c         mov     esp,ebp
7453 \c         pop     ebp
7454 \c         ret
7456 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7457 second leading underscore.)
7459 The first two lines of this function are simply the standard C
7460 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7461 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7462 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7463 libraries use this register to store the address of the GOT.
7465 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7466 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7467 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7468 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7469 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7470 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7471 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7472 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7473 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7474 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7475 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7476 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7477 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7478 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7479 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7480 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7482 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7483 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7484 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7486 \c %macro  get_GOT 0
7488 \c         call    %%getgot
7489 \c   %%getgot:
7490 \c         pop     ebx
7491 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7493 \c %endmacro
7495 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7497 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7498 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7499 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7500 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7501 way this works is like this:
7503 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7505 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7506 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7507 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7508 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7510 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7511 them, they are shared between code modules in the library, but do
7512 not get exported from the library to the program that loaded it.
7513 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7514 can access them in the same way as local variables, using the above
7515 \c{..gotoff} mechanism.
7517 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7518 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7519 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7522 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7524 If your library needs to get at an external variable (external to
7525 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7526 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7527 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7528 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7529 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7530 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7531 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7532 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7533 you would code
7535 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7537 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7538 linker, when it builds the shared library, collects together every
7539 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7540 has every necessary entry present.
7542 Common variables must also be accessed in this way.
7545 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7547 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7548 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7549 you have to give the size of the data item. This is because the
7550 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7551 entries for any exported functions, and also moves exported data
7552 items away from the library's data section in which they were
7553 declared.
7555 So to export a function to users of the library, you must use
7557 \c global  func:function           ; declare it as a function
7559 \c func:   push    ebp
7561 \c         ; etc.
7563 And to export a data item such as an array, you would have to code
7565 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7567 \c array:  resd    128
7568 \c .end:
7570 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7571 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7572 end up living in the data section of the main program, rather than
7573 in your library's data section, where you declared it. So you will
7574 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7575 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7576 effectively, it has become).
7578 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7579 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7580 sort of code:
7582 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7584 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7585 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7586 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7587 pointing at your data section instead of at the exported global
7588 which resides elsewhere.
7590 Instead of the above code, then, you must write
7592 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7594 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7595 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7596 at that address, rather than just relocating by section base.
7598 Either method will work for functions: referring to one of your
7599 functions by means of
7601 \c funcptr:        dd      my_function
7603 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7605 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
7607 will give the address of the procedure linkage table for the
7608 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7609 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7612 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7614 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7615 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7616 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7617 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7618 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7619 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7620 in the main program can be transparently passed off to their real
7621 destinations.
7623 To call an external routine, you must use another special PIC
7624 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7625 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7626 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7627 ..plt}.
7630 \S{link} Generating the Library File
7632 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7633 you then generate your shared library with a command such as
7635 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7636 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7638 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7639 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7640 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7641 library file name, with a version number, into the library:
7643 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7645 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7646 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7649 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7651 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7652 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7653 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7654 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7655 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7656 one, or jumps between different-size segments.
7659 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7661 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7662 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7663 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7664 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7665 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7666 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7667 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7668 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7670 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7671 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7672 segment, so just coding, for example,
7674 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7676 will not work, since the offset part of the address will be
7677 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7678 one.
7680 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7681 generate the required instruction by coding it manually, using
7682 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7683 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7685 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7687 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7688 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7689 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7690 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7691 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7692 segment to a 32-bit one.
7694 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7695 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7697 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7699 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7700 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7701 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7704 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7705 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7707 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7708 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7709 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7710 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7711 32-bit segment, or vice versa.
7713 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7714 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7715 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7716 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7718 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7719 the address, since any effective address containing a 32-bit
7720 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7722 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7723 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7725 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7726 instruction and a register) if you already know the precise offset
7727 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7728 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7729 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7731 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7732 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7734 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7736 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7737 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7738 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7740 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7742 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7743 which controls the size of the data stored at the address, with the
7744 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7745 address itself. The two can quite easily be different:
7747 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7749 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7750 offset.
7752 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7753 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7755 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7757 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7758 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7759 offset), and calls that address.
7762 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7764 The other way you might want to access data might be using the
7765 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7766 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7767 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7768 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7770 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7771 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7772 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7773 desired address into \c{ESI} and then code
7775 \c         a32     lodsb
7777 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7778 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7779 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7780 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7782 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7783 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7784 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7785 instructions with implicit addressing:
7786 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7787 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7788 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7789 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7790 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7791 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7792 Also, the
7793 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7794 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7795 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7796 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7797 size from the code segment.
7799 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7800 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7801 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7802 give the value of the segment register being manipulated. To force
7803 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7804 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7806 \c         o16 push    ss
7807 \c         o16 push    ds
7809 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7810 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7811 one.
7813 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7814 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7817 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7819 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7820 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7821 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7822 write position-independent code for shared libraries.
7824 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7825 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7826 registers, which still add their bases.
7828 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7829 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7830 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7831 probably desirable to make that the default, using the directive
7832 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7834 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7835 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7836 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7837 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7838 Please see the ABI documentation for your platform.
7840 64-bit platforms differ in the sizes of the C/C++ fundamental
7841 datatypes, not just from 32-bit platforms but from each other.  If a
7842 specific size data type is desired, it is probably best to use the
7843 types defined in the standard C header \c{<inttypes.h>}.
7845 All known 64-bit platforms except some embedded platforms require that
7846 the stack is 16-byte aligned at the entry to a function.  In order to
7847 enforce that, the stack pointer (\c{RSP}) needs to be aligned on an
7848 \c{odd} multiple of 8 bytes before the \c{CALL} instruction.
7850 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7851 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7852 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7853 set to zero.
7855 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7857 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7858 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
7860 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7861 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7862 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7863 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7865 This is consistent with the AMD documentation and most other
7866 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7867 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7868 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7869 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7870 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7871 can be used for this purpose.
7873 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7875 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7876 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7877 immediates to 32 bits.
7879 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7881 \c      MOV reg64,imm64
7883 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7884 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7885 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7886 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7887 immediate as \c{DWORD}:
7889 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7890 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7891 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7892 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7894 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7896 If optimization is enabled and NASM can determine at assembly time
7897 that a shorter instruction will suffice, the shorter instruction will
7898 be emitted unless of course \c{STRICT QWORD} or \c{STRICT DWORD} is
7899 specified (see \k{strict}):
7901 \c      mov rax,1               ; Assembles as "mov eax,1" (5 bytes)
7902 \c      mov rax,strict qword 1  ; Full 10-byte instruction
7903 \c      mov rax,strict dword 1  ; 7-byte instruction
7904 \c      mov rax,symbol          ; 10 bytes, not known at assembly time
7905 \c      lea rax,[rel symbol]    ; 7 bytes, usually preferred by the ABI
7907 Note that \c{lea rax,[rel symbol]} is position-independent, whereas
7908 \c{mov rax,symbol} is not.  Most ABIs prefer or even require
7909 position-independent code in 64-bit mode.  However, the \c{MOV}
7910 instruction is able to reference a symbol anywhere in the 64-bit
7911 address space, whereas \c{LEA} is only able to access a symbol within
7912 within 2 GB of the instruction itself (see below.)
7914 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7915 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7916 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7917 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7918 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7919 displacement size as \c{ABS QWORD}:
7921 \c      default abs
7923 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7924 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7925 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7927 \c      default rel
7929 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7930 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7931 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7932 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7934 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7935 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7937 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7939 On Unix, the 64-bit ABI as well as the x32 ABI (32-bit ABI with the
7940 CPU in 64-bit mode) is defined by the documents at:
7942 \W{http://www.nasm.us/abi/unix64}\c{http://www.nasm.us/abi/unix64}
7944 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7945 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7947 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7948 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7949 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7950 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7951 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7953 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7955 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7956 double}, which is 80 bits (\c{TWORD}) on most platforms (Android is
7957 one exception; there \c{long double} is 64 bits and treated the same
7958 as \c{double}.)  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to
7959 \c{XMM7}; return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed
7960 on the stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7962 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7964 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7966 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7968 \c      void foo(long a, double b, int c)
7970 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7972 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7974 The Win64 ABI is described by the document at:
7976 \W{http://www.nasm.us/abi/win64}\c{http://www.nasm.us/abi/win64}
7978 What follows is a simplified summary.
7980 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7981 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7982 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7983 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7984 use by the function without saving.
7986 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7988 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7989 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7990 return is \c{XMM0} only.
7992 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7994 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7996 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7998 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
8000 \C{trouble} Troubleshooting
8002 This chapter describes some of the common problems that users have
8003 been known to encounter with NASM, and answers them.  If you think you
8004 have found a bug in NASM, please see \k{bugs}.
8007 \H{problems} Common Problems
8009 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
8011 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
8012 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
8013 deliberate design feature, connected to predictability of output:
8014 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
8015 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
8016 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
8017 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
8018 have NASM produce the more efficient code automatically enable
8019 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
8022 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
8024 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
8025 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
8026 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
8027 longer.
8029 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
8030 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
8031 type of processor the code it is generating will be run on; so it
8032 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
8033 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
8034 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
8035 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
8036 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
8037 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
8038 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
8039 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
8040 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
8043 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
8045 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
8046 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
8047 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
8048 sector, people who are used to MASM tend to code
8050 \c         ORG 0
8052 \c         ; some boot sector code
8054 \c         ORG 510
8055 \c         DW 0xAA55
8057 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
8058 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
8059 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
8061 \c         ORG 0
8063 \c         ; some boot sector code
8065 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8066 \c         DW 0xAA55
8068 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
8069 the output to move the assembly point up to 510. This method also
8070 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
8071 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
8072 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
8073 find out what's wrong with it.
8076 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
8078 The other common problem with the above code is people who write the
8079 \c{TIMES} line as
8081 \c         TIMES 510-$ DB 0
8083 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
8084 the difference between them is also a pure number and can happily be
8085 fed to \c{TIMES}.
8087 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
8088 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
8089 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
8090 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
8091 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
8092 information back to the expression evaluator. So from the
8093 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
8094 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
8095 is also not a pure number, but involves a section base. Values
8096 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
8098 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
8099 line in the form
8101 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8103 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
8104 and so their difference is a pure number. This will solve the
8105 problem and generate sensible code.
8107 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
8109                   The Netwide Disassembler, NDISASM
8111 \H{ndisintro} Introduction
8114 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
8115 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
8116 complete with a full instruction table, and not make as much use of
8117 it as possible, so here's a disassembler which shares the
8118 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
8120 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
8121 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
8122 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
8123 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
8124 disassembles.
8127 \H{ndisrun} Running NDISASM
8129 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
8131 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
8133 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
8134 provided of course that you remember to specify which it is to work
8135 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
8136 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
8138 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
8139 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
8140 summary of command line options.
8143 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
8145 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
8146 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
8147 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
8148 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
8149 this.
8151 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
8152 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
8153 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
8154 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
8155 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
8157 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
8159 \c        ndisasm -o100h filename.com
8161 will do the trick.
8164 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
8166 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
8167 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
8168 will faithfully plough through the data section, producing machine
8169 instructions wherever it can (although most of them will look
8170 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
8171 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
8172 Then it will reach the code section.
8174 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
8175 instruction from part of the data section, and its file position is
8176 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
8177 entirely possible that another spurious instruction will get
8178 generated, starting with the final byte of the data section, and
8179 then the correct first instruction in the code section will not be
8180 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
8181 ideal.
8183 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
8184 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
8185 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8186 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8187 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8188 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8189 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8190 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8191 the instructions in your code section.
8193 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8194 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8195 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8198 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8200 rather than
8202 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8204 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8205 to, just by repeating the \c{-s} option.
8208 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
8209 \I\c{auto-sync}
8211 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8212 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8213 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8214 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8215 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8216 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8217 needed.
8219 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8220 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8221 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8222 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8224 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8225 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8226 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8227 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8228 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8229 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8230 processed, there isn't much it can do about it...)
8232 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8233 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8234 the register contains) or involves a segment address (in which case
8235 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8236 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8238 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8239 points in all the right places, and save you from having to place
8240 any sync points manually. However, it should be stressed that
8241 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8242 you may still have to place some manually.
8244 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8245 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8246 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8247 options.
8249 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8250 fluke, something in your data section should disassemble to a
8251 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8252 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8253 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8254 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8255 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8256 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8257 suppress disassembly of the data area.
8260 \S{ndisother} Other Options
8262 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8263 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8264 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8265 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8267 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8268 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8269 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8270 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8271 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8272 anyway.
8275 \A{inslist} \i{Instruction List}
8277 \H{inslistintro} Introduction
8279 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8280 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8281 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8282  when appropriate, one or more usage flags.
8284 \& inslist.src
8286 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8288 \& changes.src
8290 \A{source} Building NASM from Source
8292 The source code for NASM is available from our website,
8293 \W{http://www.nasm.us/}{http://wwww.nasm.us/}, see \k{website}.
8295 \H{tarball} Building from a Source Archive
8297 The source archives available on the web site should be capable of
8298 building on a number of platforms.  This is the recommended method for
8299 building NASM to support platforms for which executables are not
8300 available.
8302 On a system which has Unix shell (\c{sh}), run:
8304 \c      sh configure
8305 \c      make everything
8307 A number of options can be passed to \c{configure}; see
8308 \c{sh configure --help}.
8310 A set of Makefiles for some other environments are also available;
8311 please see the file \c{Mkfiles/README}.
8313 To build the installer for the Windows platform, you will need the
8314 \i\e{Nullsoft Scriptable Installer}, \i{NSIS}, installed.
8316 To build the documentation, you will need a set of additional tools.
8317 The documentation is not likely to be able to build on non-Unix
8318 systems.
8320 \H{git} Building from the \i\c{git} Repository
8322 The NASM development tree is kept in a source code repository using
8323 the \c{git} distributed source control system.  The link is available
8324 on the website.  This is recommended only to participate in the
8325 development of NASM or to assist with testing the development code.
8327 To build NASM from the \c{git} repository you will need a Perl and, if
8328 building on a Unix system, GNU autoconf.
8330 To build on a Unix system, run:
8332 \c      sh autogen.sh
8334 to create the \c{configure} script and then build as listed above.
8336 \A{contact} Contact Information
8338 \H{website} Website
8340 NASM has a \i{website} at
8341 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}.
8343 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
8344 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
8345 the official web site in source form as well as binaries for a number
8346 of common platforms.
8348 \S{forums} User Forums
8350 Users of NASM may find the Forums on the website useful.  These are,
8351 however, not frequented much by the developers of NASM, so they are
8352 not suitable for reporting bugs.
8354 \S{develcom} Development Community
8356 The development of NASM is coordinated primarily though the
8357 \i\c{nasm-devel} mailing list.  If you wish to participate in
8358 development of NASM, please join this mailing list.  Subscription
8359 links and archives of past posts are available on the website.
8361 \H{bugs} \i{Reporting Bugs}\I{bugs}
8363 To report bugs in NASM, please use the \i{bug tracker} at
8364 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/} (click on "Bug
8365 Tracker"), or if that fails then through one of the contacts in
8366 \k{website}.
8368 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
8369 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
8370 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
8371 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
8372 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
8373 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
8374 there.
8376 If you do report a bug, \e{please} make sure your bug report includes
8377 the following information:
8379 \b What operating system you're running NASM under.  Linux,
8380 FreeBSD, NetBSD, MacOS X, Win16, Win32, Win64, MS-DOS, OS/2, VMS,
8381 whatever.
8383 \b If you compiled your own executable from a source archive, compiled
8384 your own executable from \c{git}, used the standard distribution
8385 binaries from the website, or got an executable from somewhere else
8386 (e.g. a Linux distribution.) If you were using a locally built
8387 executable, try to reproduce the problem using one of the standard
8388 binaries, as this will make it easier for us to reproduce your problem
8389 prior to fixing it.
8391 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
8392 it. Give us the precise command line, and the contents of the
8393 \c{NASMENV} environment variable if any.
8395 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
8396 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
8397 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
8398 got, and the exact linker command line. If the problem involves
8399 linking against object files generated by a compiler, tell us what
8400 compiler, what version, and what command line or options you used.
8401 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
8402 with the command-line version of the compiler.)
8404 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
8405 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
8406 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
8407 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
8408 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
8409 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
8410 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
8411 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
8412 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
8413 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
8414 demonstrate the problem is much easier to work with than a
8415 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
8416 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
8418 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
8419 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
8420 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
8421 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
8422 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
8423 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
8424 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
8425 generating'; `the object file produced from this source code crashes
8426 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
8427 should be 77 instead'.
8429 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
8430 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
8431 generates the same file, or whether the problem is related to
8432 portability issues between our development platforms and yours. We
8433 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
8434 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
8435 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
8436 for us.
8438 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
8439 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
8440 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
8441 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
8442 differently from us.