rdflib.c: fix(?) one more unsafe use of fread()
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blob79eb59d0e45eb62a1fd95d722fa1a8f45e4c0ae5
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2017 The NASM Authors - All Rights Reserved
4 \#   See the file AUTHORS included with the NASM distribution for
5 \#   the specific copyright holders.
6 \#
7 \#   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8 \#   modification, are permitted provided that the following
9 \#   conditions are met:
11 \#   * Redistributions of source code must retain the above copyright
12 \#     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13 \#   * Redistributions in binary form must reproduce the above
14 \#     copyright notice, this list of conditions and the following
15 \#     disclaimer in the documentation and/or other materials provided
16 \#     with the distribution.
18 \#     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
19 \#     CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
20 \#     INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
21 \#     MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22 \#     DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
23 \#     CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24 \#     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
25 \#     NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
26 \#     LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27 \#     HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
28 \#     CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
29 \#     OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
30 \#     EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32 \# --------------------------------------------------------------------------
34 \# Source code to NASM documentation
37 \M{category}{Programming}
38 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
39 \M{year}{1996-2017}
40 \M{author}{The NASM Development Team}
41 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
42 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "LICENSE" distributed in the NASM archive.}
43 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
44 \M{infoname}{NASM}
45 \M{infofile}{nasm}
46 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
47 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
48 \M{logoyadj}{-72}
50 \& version.src
52 \IR{-D} \c{-D} option
53 \IR{-E} \c{-E} option
54 \IR{-F} \c{-F} option
55 \IR{-I} \c{-I} option
56 \IR{-M} \c{-M} option
57 \IR{-MD} \c{-MD} option
58 \IR{-MF} \c{-MF} option
59 \IR{-MG} \c{-MG} option
60 \IR{-MP} \c{-MP} option
61 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
62 \IR{-MT} \c{-MT} option
63 \IR{-O} \c{-O} option
64 \IR{-P} \c{-P} option
65 \IR{-U} \c{-U} option
66 \IR{-X} \c{-X} option
67 \IR{-a} \c{-a} option
68 \IR{-d} \c{-d} option
69 \IR{-e} \c{-e} option
70 \IR{-f} \c{-f} option
71 \IR{-g} \c{-g} option
72 \IR{-i} \c{-i} option
73 \IR{-l} \c{-l} option
74 \IR{-o} \c{-o} option
75 \IR{-p} \c{-p} option
76 \IR{-s} \c{-s} option
77 \IR{-u} \c{-u} option
78 \IR{-v} \c{-v} option
79 \IR{-W} \c{-W} option
80 \IR{-Werror} \c{-Werror} option
81 \IR{-Wno-error} \c{-Wno-error} option
82 \IR{-w} \c{-w} option
83 \IR{-y} \c{-y} option
84 \IR{-Z} \c{-Z} option
85 \IR{!=} \c{!=} operator
86 \IR{$, here} \c{$}, Here token
87 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
88 \IR{$$} \c{$$} token
89 \IR{%} \c{%} operator
90 \IR{%%} \c{%%} operator
91 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
92 \IA{%-1}{%+1}
93 \IR{%0} \c{%0} parameter count
94 \IR{&} \c{&} operator
95 \IR{&&} \c{&&} operator
96 \IR{*} \c{*} operator
97 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
98 \IR{/} \c{/} operator
99 \IR{//} \c{//} operator
100 \IR{<} \c{<} operator
101 \IR{<<} \c{<<} operator
102 \IR{<=} \c{<=} operator
103 \IR{<>} \c{<>} operator
104 \IR{=} \c{=} operator
105 \IR{==} \c{==} operator
106 \IR{>} \c{>} operator
107 \IR{>=} \c{>=} operator
108 \IR{>>} \c{>>} operator
109 \IR{?} \c{?} MASM syntax
110 \IR{^} \c{^} operator
111 \IR{^^} \c{^^} operator
112 \IR{|} \c{|} operator
113 \IR{||} \c{||} operator
114 \IR{~} \c{~} operator
115 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
116 \IA{%$$}{%$}
117 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
118 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
119 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
120 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
121 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
122 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
123 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
124 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
125 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
126 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
127 variables
128 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
129 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
130 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
131 \IR{autoconf} Autoconf
132 \IR{bin} bin
133 \IR{bitwise and} bitwise AND
134 \IR{bitwise or} bitwise OR
135 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
136 \IR{block ifs} block IFs
137 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
138 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
139 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
140 \IR{bsd} BSD
141 \IR{c calling convention} C calling convention
142 \IR{c symbol names} C symbol names
143 \IA{critical expressions}{critical expression}
144 \IA{command line}{command-line}
145 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
146 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
147 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
148 \IA{character constants}{character constant}
149 \IR{codeview} CodeView debugging format
150 \IR{common object file format} Common Object File Format
151 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
152 in \c{elf}
153 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
154 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
155 \IR{declaring structure} declaring structures
156 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
157 \IR{devpac} DevPac
158 \IR{djgpp} DJGPP
159 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
160 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
161 \IR{dos} DOS
162 \IR{dos archive} DOS archive
163 \IR{dos source archive} DOS source archive
164 \IA{effective address}{effective addresses}
165 \IA{effective-address}{effective addresses}
166 \IR{elf} ELF
167 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
168 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
169 \IR{elf32} \c{elf32}
170 \IR{elf64} \c{elf64}
171 \IR{elfx32} \c{elfx32}
172 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
173 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
174 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
175 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
176 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
177 \IR{freebsd} FreeBSD
178 \IR{freelink} FreeLink
179 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
180 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
181 convention
182 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
183 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
184 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
185 \IR{got} GOT
186 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
187 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
188 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
189 \IR{intel number formats} Intel number formats
190 \IR{linux, elf} Linux, ELF
191 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
192 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
193 \IR{logical and} logical AND
194 \IR{logical or} logical OR
195 \IR{logical xor} logical XOR
196 \IR{mach object file format} Mach, object file format
197 \IA{mach-o}{macho}
198 \IR{mach-o} Mach-O, object file format
199 \IR{macho32} \c{macho32}
200 \IR{macho64} \c{macho64}
201 \IR{macos x} MacOS X
202 \IR{masm} MASM
203 \IA{memory reference}{memory references}
204 \IR{minix} Minix
205 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
206 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
207 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
208 \IR{mmx registers} MMX registers
209 \IA{modr/m}{modr/m byte}
210 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
211 \IR{ms-dos} MS-DOS
212 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
213 \IR{multipush} \c{multipush} macro
214 \IR{nan} NaN
215 \IR{nasm version} NASM version
216 \IR{netbsd} NetBSD
217 \IR{nsis} NSIS
218 \IR{nullsoft scriptable installer} Nullsoft Scriptable Installer
219 \IR{omf} OMF
220 \IR{openbsd} OpenBSD
221 \IR{operating system} operating system
222 \IR{os/2} OS/2
223 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
224 \IR{passes} passes, assembly
225 \IR{perl} Perl
226 \IR{pic} PIC
227 \IR{pharlap} PharLap
228 \IR{plt} PLT
229 \IR{plt} \c{PLT} relocations
230 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
231 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
232 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
233 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
234 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
235 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
236 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
237 Object File Format
238 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
239 \IA{repeating}{repeating code}
240 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
241 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
242 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
243 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
244 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
245 \IR{section, macho extensions to} \c{SECTION}, \c{macho} extensions to
246 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
247 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
248 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
249 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
250 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
251 \IR{shift command} \c{shift} command
252 \IA{sib}{sib byte}
253 \IR{sib byte} SIB byte
254 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
255 \IA{sectalign}{sectalign}
256 \IR{solaris x86} Solaris x86
257 \IA{standard section names}{standardized section names}
258 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
259 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
260 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
261 \IR{tlink} \c{TLINK}
262 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
263 \IR{unicode} Unicode
264 \IR{unix} Unix
265 \IR{utf-8} UTF-8
266 \IR{utf-16} UTF-16
267 \IR{utf-32} UTF-32
268 \IA{sco unix}{unix, sco}
269 \IR{unix, sco} Unix, SCO
270 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
271 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
272 \IA{unix system v}{unix, system v}
273 \IR{unix, system v} Unix, System V
274 \IR{unixware} UnixWare
275 \IR{val} VAL
276 \IR{version number of nasm} version number of NASM
277 \IR{visual c++} Visual C++
278 \IR{www page} WWW page
279 \IR{win32} Win32
280 \IR{win32} Win64
281 \IR{windows} Windows
282 \IR{windows 95} Windows 95
283 \IR{windows nt} Windows NT
284 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
285 \# \IC{program entry point}{start point, program}
286 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
287 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
288 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
291 \C{intro} Introduction
293 \H{whatsnasm} What Is NASM?
295 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
296 for portability and modularity. It supports a range of object file
297 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
298 \c{Mach-O}, 16-bit and 32-bit \c{OBJ} (OMF) format, \c{Win32} and
299 \c{Win64}. It will also output plain binary files, Intel hex and
300 Motorola S-Record formats. Its syntax is designed to be simple and
301 easy to understand, similar to the syntax in the Intel Software
302 Developer Manual with minimal complexity. It supports all currently
303 known x86 architectural extensions, and has strong support for macros.
305 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
306 custom object-file format.
308 \S{legal} \i{License} Conditions
310 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
311 distribution archive, for the license conditions under which you may
312 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
313 known as the simplified BSD license.
315 Copyright 1996-2017 the NASM Authors - All rights reserved.
317 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
318 modification, are permitted provided that the following conditions are
319 met:
321 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
322 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
324 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
325 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
326 documentation and/or other materials provided with the distribution.
328 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
329 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
330 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
331 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
332 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
333 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
334 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
335 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
336 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
337 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
338 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
339 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
340 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
342 \C{running} Running NASM
344 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
346 To assemble a file, you issue a command of the form
348 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
350 For example,
352 \c nasm -f elf myfile.asm
354 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
356 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
358 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
360 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
361 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
362 to give a listing file name, for example:
364 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
366 To get further usage instructions from NASM, try typing
368 \c nasm -h
370 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
371 are.
373 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
374 or \c{ELF}, type
376 \c file nasm
378 (in the directory in which you put the NASM binary when you
379 installed it). If it says something like
381 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
383 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
384 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
386 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
388 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
389 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
390 and are rare these days.)
392 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
393 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
394 messages.
397 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
399 NASM will normally choose the name of your output file for you;
400 precisely how it does this is dependent on the object file format.
401 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
402 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
403 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
404 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
405 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
406 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
407 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
408 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
409 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
411 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
412 has the same name as the input file, in which case it will give a
413 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
415 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
416 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
417 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
418 with the name you wish for the output file, either with or without
419 an intervening space. For example:
421 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
422 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
424 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
425 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
428 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
430 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
431 output file format for you itself. In the distribution versions of
432 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
433 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
434 choose what you want the default to be.
436 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
437 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
439 A complete list of the available output file formats can be given by
440 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
443 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
445 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
446 optional space) by a file name, NASM will generate a
447 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
448 code are listed on the left, and the actual source code, with
449 expansions of multi-line macros (except those which specifically
450 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
451 right. For example:
453 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
455 If a list file is selected, you may turn off listing for a
456 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
457 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
458 form" (without the brackets). This can be used to list only
459 sections of interest, avoiding excessively long listings.
462 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
464 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
465 This can be redirected to a file for further processing. For example:
467 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
470 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
472 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
473 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
474 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
475 dependency list without a prefix.
478 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
480 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
481 output to a file, rather than to stdout.  For example:
483 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
486 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
488 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
489 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
490 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
491 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
492 updated dependencies with every assembly session.  For example:
494 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
497 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
499 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
500 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
501 specified by the \c{-o} option.
504 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
506 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
507 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
508 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
509 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
510 is specified) is automatically quoted.
513 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
515 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
516 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
517 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
518 file has been removed.
521 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
523 This option is used to select the format of the debug information
524 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
525 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
526 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
527 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
528 if \c{-F} is specified.
530 A complete list of the available debug file formats for an output
531 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
532 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
534 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which
535 is not built into NASM by default. For information on how
536 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
539 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
541 This option can be used to generate debugging information in the specified
542 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
543 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
544 If no debug information is currently implemented in the selected output
545 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
548 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
550 This option can be used to select an error reporting format for any
551 error messages that might be produced by NASM.
553 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
554 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
555 the default and looks like this:
557 \c filename.asm:65: error: specific error message
559 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
560 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
561 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
562 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
563 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
565 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
566 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
568 \c filename.asm(65) : error: specific error message
570 where the only difference is that the line number is in parentheses
571 instead of being delimited by colons.
573 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
575 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
577 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
578 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
579 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
580 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
581 example) you want to load them into an editor.
583 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
584 which causes errors to be sent to the specified files rather than
585 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
586 the errors into a file by typing
588 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
590 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
591 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
592 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
594 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
596 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
597 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
598 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
599 program, you can type:
601 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
603 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
606 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
608 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
609 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
610 search for the given file not only in the current directory, but also
611 in any directories specified on the command line by the use of the
612 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
613 library}, for example, by typing
615 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
617 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
618 optional).
620 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
621 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
622 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
623 prepended exactly as written to the name of the include file.
624 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
625 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
627 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
628 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
629 to search for the file \c{foobar.i}...)
631 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
632 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
633 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
634 \k{nasmenv}).
636 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
637 be specified as \c{-I}.
640 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
642 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
643 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
644 option. So running
646 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
648 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
649 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
651 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
652 option can also be specified as \c{-P}.
655 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
657 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
658 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
659 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
660 could code
662 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
664 as an alternative to placing the directive
666 \c %define FOO 100
668 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
669 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
670 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
671 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
672 \c{-dDEBUG}.
674 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
675 be specified as \c{-D}.
678 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
680 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
681 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
682 option specified earlier on the command lines.
684 For example, the following command line:
686 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
688 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
689 program. This is useful to override options specified at a different
690 point in a Makefile.
692 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
693 be specified as \c{-U}.
696 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
698 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
699 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
700 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
701 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
702 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
703 if the \c{-o} option is also used).
705 This option cannot be applied to programs which require the
706 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
707 which depend on the values of symbols: so code such as
709 \c %assign tablesize ($-tablestart)
711 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
713 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
714 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
715 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
717 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
719 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
720 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
721 completely and assume the compiler has already done it, to save time
722 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
723 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
724 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
727 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
729 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
730 levels of optimization.  The syntax is:
732 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
733         if a short form is not specified, except conditional jumps.
734         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
736 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
737         which will fit in a signed byte are optimized,
738         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
739         to the long form unless otherwise specified.
741 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
742         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
743         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
744         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
745         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
746         one. This number has no effect on the actual number of passes.
748 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
749 since NASM 2.09.
751 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
752 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
755 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
757 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
758 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
760 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
762 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
763 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
764 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
765 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
766 Note that you lose the ability to override the default address type for
767 the instruction.
769 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
770 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
771 \c{include}, \c{local})
773 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
775 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
776 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
777 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
778 conditions are reported like errors, but come up with the word
779 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
780 generating an output file and returning a success status to the
781 operating system.
783 Some conditions are even less severe than that: they are only
784 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
785 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
786 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
787 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
788 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
789 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
791 The current \i{warning classes} are:
793 \b \i\c{other} specifies any warning not otherwise specified in any
794 class.
796 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
797 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
798 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
799 you might want to disable it.
801 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This
802 warning class is disabled by default.
804 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
805 parameters than optional parameters. This warning class
806 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
808 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
809 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
810 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
811 see \k{syntax} for more information.
813 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
814 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
816 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations
817 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this.
818 This warning class is disabled by default.
820 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
821 Enabled by default.
823 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
824 Disabled by default.
826 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
827 Disabled by default.
829 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
830 Enabled by default.
832 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
833 Enabled by default.
835 \b \i\c{lock} warns about \c{LOCK} prefixes on unlockable instructions.
836 Enabled by default.
838 \b \i\c{hle} warns about invalid use of the HLE \c{XACQUIRE} or \c{XRELEASE}
839 prefixes.
840 Enabled by default.
842 \b \i\c{bnd} warns about ineffective use of the \c{BND} prefix when a relaxed
843 form of jmp instruction becomes jmp short form.
844 Enabled by default.
846 \b \i\c{zext-reloc} warns that a relocation has been zero-extended due
847 to limitations in the output format.
849 \b \i\c\{ptr} warns about keywords used in other assemblers that might
850 indicate a mistake in the source code.  Currently only the MASM
851 \c{PTR} keyword is recognized.
853 \b \i\c{bad-pragma} warns about a malformed or otherwise unparsable
854 \c{%pragma} directive.  Disabled by default.
856 \b \i\c{unknown-pragma} warns about an unknown \c{%pragma} directive.
857 This is not yet implemented.  Disabled by default.
859 \b \i\c{not-my-pragma} warns about a \c{%pragma} directive which is
860 not applicable to this particular assembly session.  This is not yet
861 implemented.  Disabled by default.
863 \b \i\c{unknown-warning} warns about a \c{-w} or \c{-W} option or a
864 \c{[WARNING]} directive that contains an unknown warning name or is
865 otherwise not possible to process.
867 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes.
868 Thus, \c{-w+all} enables all available warnings, and \c{-w-all}
869 disables warnings entirely (since NASM 2.13).
871 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
872 \c{-Wwarning-class} and \c{-Wno-warning-class} instead of
873 \c{-w+warning-class} and \c{-w-warning-class}, respectively; both
874 syntaxes work identically.
876 The option \c{-w+error} or \i\c{-Werror} can be used to treat warnings
877 as errors.  This can be controlled on a per warning class basis
878 (\c{-w+error=}\e{warning-class}); if no \e{warning-class} is specified
879 NASM treats it as \c{-w+error=all}; the same applies to \c{-w-error}
880 or \i\c{-Wno-error}, of course.
882 In addition, you can control warnings in the source code itself, using
883 the \i\c{[WARNING]} directive.  See \k{asmdir-warning}.
886 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
888 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
889 and the date on which it was compiled.
891 You will need the version number if you report a bug.
893 For command-line compatibility with Yasm, the form \i\c{--v} is also
894 accepted for this option starting in NASM version 2.11.05.
896 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
898 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
899 debug info formats for the given output format. The default format
900 is indicated by an asterisk. For example:
902 \c nasm -f elf -y
904 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
905 \c   ('*' denotes default):
906 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
907 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
910 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
912 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append
913 (respectively) the given argument to all \c{global} or
914 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the
915 underscore to all global and external variables, as C requires it in
916 some, but not all, system calling conventions.
919 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
921 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
922 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
923 processed before the real command line. You can use this to define
924 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
925 options in the \c{NASMENV} variable.
927 The value of the variable is split up at white space, so that the
928 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
929 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
930 what you might want, because it will be split at the space and the
931 NASM command-line processing will get confused by the two
932 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
934 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
935 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
936 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
937 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
938 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
939 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
941 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
942 changed with version 0.98.31.
945 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
947 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
948 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
949 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
950 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
951 skipping this section.
954 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
956 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
957 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
958 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
959 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
960 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
961 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
962 will distinguish between labels differing only in case.
965 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
967 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
968 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
969 practical, for the user to look at a single line of NASM code
970 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
971 if you declare, for example,
973 \c foo     equ     1
974 \c bar     dw      2
976 then the two lines of code
978 \c         mov     ax,foo
979 \c         mov     ax,bar
981 generate completely different opcodes, despite having
982 identical-looking syntaxes.
984 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
985 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
986 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
987 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
988 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
989 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
990 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
991 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
993 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
994 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
995 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
996 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
997 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
998 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1000 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1001 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1002 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1003 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1004 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1005 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1006 \e{everything} is a label.
1008 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1009 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1010 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1011 portion outside square brackets and another portion inside. The
1012 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1013 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1016 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1018 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1019 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1020 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1021 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1022 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1023 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1024 \c{mov word [var],2}.
1026 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1027 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1028 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1029 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1030 the strings being manipulated.
1033 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1035 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1036 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1037 choose to put in your segment registers, and will never
1038 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1041 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1043 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1044 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1045 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1046 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1047 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1048 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1049 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1050 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1051 track of which external variable definitions are far and which are
1052 near.
1055 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1057 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1058 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1059 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1060 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1062 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1063 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1064 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1065 on a misunderstanding by the authors.
1068 \S{qsother} Other Differences
1070 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1071 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1073 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1074 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1075 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1076 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1077 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1078 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1079 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1081 In addition to all of this, macros and directives work completely
1082 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1083 details.
1086 \C{lang} The NASM Language
1088 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1090 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1091 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1092 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1094 \c label:    instruction operands        ; comment
1096 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1097 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1098 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1099 presence and nature of the instruction field.
1101 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1102 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1103 backslash-ended line.
1105 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1106 have white space before them, or instructions may have no space
1107 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1108 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1109 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1110 valid source line which does nothing but define a label. Running
1111 NASM with the command-line option
1112 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1113 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1115 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1116 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1117 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1118 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1119 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1120 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1121 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1122 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1123 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1124 an identifier is 4095 characters.
1126 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1127 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1128 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1129 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ}, \c{REPNE}/\c{REPNZ},
1130 \c{XACQUIRE}/\c{XRELEASE} or \c{BND}/\c{NOBND}, in the usual way. Explicit
1131 \I{address-size prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1132 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1133 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1134 override}segment register as an instruction prefix: coding
1135 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1136 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1137 syntactic features of the language, but for instructions such as
1138 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1139 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1140 \c{es lodsb}.
1142 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1143 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1144 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1146 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1147 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1149 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1150 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1151 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1152 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1153 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1154 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1156 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1157 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1158 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1159 \# Details of
1160 \# all forms of each supported instruction are given in
1161 \# \k{iref}.
1162 For example, you can code:
1164 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1165 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1167 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1168 \c         fadd    to st1          ; so does this
1170 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1171 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1172 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1175 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1177 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1178 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1179 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1180 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1181 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \i{uninitialized} counterparts
1182 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1183 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the
1184 \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1187 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1189 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1190 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1191 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1192 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1194 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1195 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1196 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1197 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1198 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1199 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1200 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1201 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1202 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1203 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1204 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1205 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1206 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1208 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1209 as operands.
1212 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1214 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1215 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1216 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1217 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1218 words, doublewords or whatever to reserve.  As stated in \k{qsother},
1219 NASM does not support the MASM/TASM syntax of reserving uninitialized
1220 space by writing \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it
1221 does instead. The operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a
1222 \i\e{critical expression}: see \k{crit}.
1224 For example:
1226 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1227 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1228 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1229 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1230 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers
1232 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1234 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1235 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1236 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1237 directly into a game executable file. It can be called in one of
1238 these three ways:
1240 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1241 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1242 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1243 \c                                    ; actually include at most 512
1245 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1246 macro version searches for the file in the include file search path
1247 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1248 overridden if desired.
1251 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1253 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1254 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1255 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1256 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1257 example,
1259 \c message         db      'hello, world'
1260 \c msglen          equ     $-message
1262 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1263 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1264 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1265 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1266 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1267 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1270 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1272 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1273 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1274 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1275 code
1277 \c zerobuf:        times 64 db 0
1279 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1280 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1281 \e{expression}, so you can do things like
1283 \c buffer: db      'hello, world'
1284 \c         times 64-$+buffer db ' '
1286 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1287 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1288 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1290 \c         times 100 movsb
1292 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1293 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1294 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1296 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1298 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1299 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1300 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1301 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1302 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1305 \H{effaddr} Effective Addresses
1307 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1308 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1309 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1310 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1311 example:
1313 \c wordvar dw      123
1314 \c         mov     ax,[wordvar]
1315 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1316 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1318 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1319 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1321 More complicated effective addresses, such as those involving more
1322 than one register, work in exactly the same way:
1324 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1325 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1327 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1328 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1329 all right:
1331 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1332 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1334 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1335 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1336 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1337 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1338 generate the latter on the grounds that the former requires four
1339 bytes to store a zero offset.
1341 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1342 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1343 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1344 default segment registers.
1346 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1347 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1348 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1349 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1350 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1351 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1352 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1353 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1354 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1355 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1356 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1358 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1359 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1360 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1361 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1362 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1363 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1364 the offset to be lost.
1366 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1367 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1368 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1369 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1370 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1371 \c{[eax*2+0]} to be generated literally. \c{[nosplit eax*1]} also has the
1372 same effect. In another way, a split EA form \c{[0, eax*2]} can be used, too.
1373 However, \c{NOSPLIT} in \c{[nosplit eax+eax]} will be ignored because user's
1374 intention here is considered as \c{[eax+eax]}.
1376 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1377 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1378 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1379 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1381 A new form of split effective addres syntax is also supported. This is
1382 mainly intended for mib operands as used by MPX instructions, but can
1383 be used for any memory reference. The basic concept of this form is
1384 splitting base and index.
1386 \c      mov eax,[ebx+8,ecx*4]   ; ebx=base, ecx=index, 4=scale, 8=disp
1388 For mib operands, there are several ways of writing effective address depending
1389 on the tools. NASM supports all currently possible ways of mib syntax:
1391 \c      ; bndstx
1392 \c      ; next 5 lines are parsed same
1393 \c      ; base=rax, index=rbx, scale=1, displacement=3
1394 \c      bndstx [rax+0x3,rbx], bnd0      ; NASM - split EA
1395 \c      bndstx [rbx*1+rax+0x3], bnd0    ; GAS - '*1' indecates an index reg
1396 \c      bndstx [rax+rbx+3], bnd0        ; GAS - without hints
1397 \c      bndstx [rax+0x3], bnd0, rbx     ; ICC-1
1398 \c      bndstx [rax+0x3], rbx, bnd0     ; ICC-2
1400 When broadcasting decorator is used, the opsize keyword should match
1401 the size of each element.
1403 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, dword [rbx]{1to16}   ; single-precision float
1404 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, zword [rbx]          ; packed 512 bit memory
1407 \H{const} \i{Constants}
1409 NASM understands four different types of constant: numeric,
1410 character, string and floating-point.
1413 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1415 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1416 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1417 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1418 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1419 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1420 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1421 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1422 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1423 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1424 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1425 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1426 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1427 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1428 \e{not} imply an octal constant!
1430 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1431 up long strings.
1433 Some examples (all producing exactly the same code):
1435 \c         mov     ax,200          ; decimal
1436 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1437 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1438 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1439 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1440 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1441 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1442 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1443 \c         mov     ax,310q         ; octal
1444 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1445 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1446 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1447 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1448 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1449 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1450 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1451 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1453 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1455 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1456 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1457 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1458 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1459 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1460 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1461 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1464 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1466 \c       \'          single quote (')
1467 \c       \"          double quote (")
1468 \c       \`          backquote (`)
1469 \c       \\\          backslash (\)
1470 \c       \?          question mark (?)
1471 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1472 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1473 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1474 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1475 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1476 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1477 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1478 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1479 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1480 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1481 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1482 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1484 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1485 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1486 sequence.
1488 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1489 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1491 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1492 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1493 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1496 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1498 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1499 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1501 A character constant with more than one byte will be arranged
1502 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1504 \c           mov eax,'abcd'
1506 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1507 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1508 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1509 the sense of character constants understood by the Pentium's
1510 \i\c{CPUID} instruction.
1513 \S{strconst} \i{String Constants}
1515 String constants are character strings used in the context of some
1516 pseudo-instructions, namely the
1517 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1518 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1519 certain preprocessor directives.
1521 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1522 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1523 for the conditions. So the following are equivalent:
1525 \c       db    'hello'               ; string constant
1526 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1528 And the following are also equivalent:
1530 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1531 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1532 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1534 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1535 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1536 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1537 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1538 or four-character constants are treated as strings when they are
1539 operands to \c{DW}, and so forth.
1541 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1543 The special operators \i\c{__utf16__}, \i\c{__utf16le__},
1544 \i\c{__utf16be__}, \i\c{__utf32__}, \i\c{__utf32le__} and
1545 \i\c{__utf32be__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1546 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1547 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1548 littleendian.
1550 For example:
1552 \c %define u(x) __utf16__(x)
1553 \c %define w(x) __utf32__(x)
1555 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1556 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1558 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1559 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1560 context.
1562 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1564 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1565 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1566 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1567 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1568 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1569 \i\c{__float128h__}.
1571 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1572 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1573 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1574 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1575 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1577 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1578 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1579 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1580 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1581 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1582 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1583 prefixes, respectively.
1585 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1586 floating-point constants as well.
1588 Some examples:
1590 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1591 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1592 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1593 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1594 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1595 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1596 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1597 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1598 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1599 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1600 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1602 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1603 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1604 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1605 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1606 called a "\i{minifloat}."
1608 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1609 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1610 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1611 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1612 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1613 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1614 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1615 floating-point number, respectively.
1617 For example:
1619 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1621 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1622 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1624 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1626 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1627 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1628 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1629 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1630 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1631 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1632 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1633 of floating-point routines, which would significantly increase the
1634 size of the assembler for very little benefit.
1636 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1637 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1638 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1639 respectively.  These are normally used as macros:
1641 \c %define Inf __Infinity__
1642 \c %define NaN __QNaN__
1644 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1646 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1647 macros.  See \k{pkg_fp}.
1649 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1651 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1652 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1653 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1655 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1656 digits.
1658 For example:
1660 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1661 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1662 \c       dt +0p33
1663 \c       dt 33p
1666 \H{expr} \i{Expressions}
1668 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1669 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1670 appropriate size.
1672 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1673 calculations to involve the current assembly position: the
1674 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1675 position at the beginning of the line containing the expression; so
1676 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1677 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1678 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1680 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1681 increasing order of \i{precedence}.
1684 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1686 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1687 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1688 arithmetic operator supported by NASM.
1691 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1693 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1696 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1698 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1701 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1703 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1704 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1705 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1706 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1707 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1710 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1711 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1713 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1714 subtraction.
1717 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1718 \i{Multiplication} and \i{Division}
1720 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1721 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1722 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1723 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1724 \i{signed modulo} operators respectively.
1726 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1727 operation of the signed modulo operator.
1729 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1730 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1731 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1734 \S{expmul} \i{Unary Operators}
1736 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1737 which only apply to one argument.  These are \I{+ opunary}\c{+}, \I{-
1738 opunary}\c{-}, \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!}, \i\c{SEG}, and the
1739 \i{integer functions} operators.
1741 \c{-} negates its operand, \c{+} does nothing (it's provided for
1742 symmetry with \c{-}), \c{~} computes the \i{one's complement} of its
1743 operand, \c{!} is the \i{logical negation} operator.
1745 \c{SEG} provides the \i{segment address}
1746 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1748 A set of additional operators with leading and trailing double
1749 underscores are used to implement the integer functions of the
1750 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1753 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1755 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1756 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1757 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1758 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1760 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1761 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1762 the symbol makes sense. So the code
1764 \c         mov     ax,seg symbol
1765 \c         mov     es,ax
1766 \c         mov     bx,symbol
1768 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1770 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1771 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1772 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1773 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1774 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1776 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1777 \c         mov     es,ax
1778 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1780 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1781 pointer to the symbol \c{symbol}.
1783 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1784 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1785 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1786 could code either of
1788 \c         call    (seg procedure):procedure
1789 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1791 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1792 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1793 practice.)
1795 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1796 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1797 to \c{CALL} in these examples.
1799 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1800 must code
1802 \c         dw      symbol, seg symbol
1804 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1805 invent one using the macro processor.
1808 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1810 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1811 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1812 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
1813 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
1814 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
1815 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
1816 and in \c{BITS 16} mode,
1818 \c         push dword 33
1820 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1822 \c         push strict dword 33
1824 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1825 21 00 00 00}.
1827 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1828 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1831 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1833 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1834 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1835 called \e{Critical Expressions}.
1837 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1838 code and data, so that the second pass, when generating all the
1839 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1840 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1841 symbol declared after the code in question. For example,
1843 \c         times (label-$) db 0
1844 \c label:  db      'Where am I?'
1846 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1847 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1848 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1849 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1850 code
1852 \c         times (label-$+1) db 0
1853 \c label:  db      'NOW where am I?'
1855 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1856 wrong!
1858 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1859 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1860 value is required to be computable in the first pass, and which must
1861 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1862 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1864 \H{locallab} \i{Local Labels}
1866 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1867 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1868 label, which means that it is associated with the previous non-local
1869 label. So, for example:
1871 \c label1  ; some code
1873 \c .loop
1874 \c         ; some more code
1876 \c         jne     .loop
1877 \c         ret
1879 \c label2  ; some code
1881 \c .loop
1882 \c         ; some more code
1884 \c         jne     .loop
1885 \c         ret
1887 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1888 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1889 are kept separate by virtue of each being associated with the
1890 previous non-local label.
1892 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1893 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1894 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1895 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1896 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1897 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1898 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1899 to, you could write
1901 \c label3  ; some more code
1902 \c         ; and some more
1904 \c         jmp label1.loop
1906 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1907 define a label which can be referenced from anywhere but which
1908 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1909 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1910 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1911 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1912 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1913 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1914 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1915 to the local label mechanism. So you could code
1917 \c label1:                         ; a non-local label
1918 \c .local:                         ; this is really label1.local
1919 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1920 \c label2:                         ; another non-local label
1921 \c .local:                         ; this is really label2.local
1923 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1925 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1926 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1927 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
1928 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
1929 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
1930 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
1931 special.
1934 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1936 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1937 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1938 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1939 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1940 sign.
1942 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1943 character into a single line.  Thus:
1945 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1946 \c         THIS_VALUE
1948 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1949 sequence.
1951 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1953 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1955 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1956 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1957 things like
1959 \c %define ctrl    0x1F &
1960 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1962 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1964 which will expand to
1966 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1968 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1969 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1970 not at definition time. Thus the code
1972 \c %define a(x)    1+b(x)
1973 \c %define b(x)    2*x
1975 \c         mov     ax,a(8)
1977 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1978 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1980 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1981 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1982 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1983 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1984 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1985 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1986 \c{bar}.
1988 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1989 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
1990 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
1991 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
1992 Hence, if you code
1994 \c %define a(x)    1+a(x)
1996 \c         mov     ax,a(3)
1998 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
1999 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2000 for an example of its use.
2002 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2003 macros: if you write
2005 \c %define foo(x)   1+x
2006 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2008 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2009 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2010 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2011 you define
2013 \c %define foo bar
2015 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2016 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2017 \e{with} parameters, and vice versa.
2019 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2020 perfectly well define a macro with
2022 \c %define foo bar
2024 and then re-define it later in the same source file with
2026 \c %define foo baz
2028 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2029 according to the most recent definition. This is particularly useful
2030 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2032 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2033 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2036 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2038 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2039 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2040 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2041 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2042 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2044 Suppose you have the following code:
2046 \c %define  isTrue  1
2047 \c %define  isFalse isTrue
2048 \c %define  isTrue  0
2050 \c val1:    db      isFalse
2052 \c %define  isTrue  1
2054 \c val2:    db      isFalse
2056 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2057 This is because, when a single-line macro is defined using
2058 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2059 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2060 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2061 time it is 1.
2063 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2064 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2065 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2067 \c %xdefine isTrue  1
2068 \c %xdefine isFalse isTrue
2069 \c %xdefine isTrue  0
2071 \c val1:    db      isFalse
2073 \c %xdefine isTrue  1
2075 \c val2:    db      isFalse
2077 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2078 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2079 the time that \c{isFalse} was defined.
2082 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2084 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2085 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2086 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2087 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2089 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2091 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2092 select between them.  Similarly, the two statements:
2094 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2095 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2097 have, in fact, exactly the same effect.
2099 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2100 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2103 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2105 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2106 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2107 several similar macros that perform similar functions.
2109 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2110 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2112 As an example, consider the following:
2114 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2116 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2117 \c         .COM1addr       RESW    1
2118 \c         .COM2addr       RESW    1
2119 \c         ; ..and so on
2120 \c endstruc
2122 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2123 we can end up with:
2125 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2126 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2128 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2129 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2131 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2133 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2135 Now the above code can be written as:
2137 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2138 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2140 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2141 in turn, reduce typing errors).
2144 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2146 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2147 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2148 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2149 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2150 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2151 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2153 For example:
2155 \c %idefine Foo mov %?,%??
2157 \c         foo
2158 \c         FOO
2160 will expand to:
2162 \c         mov foo,Foo
2163 \c         mov FOO,Foo
2165 The sequence:
2167 \c %idefine keyword $%?
2169 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2170 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2172 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2175 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2177 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2178 example, the following sequence:
2180 \c %define foo bar
2181 \c %undef  foo
2183 \c         mov     eax, foo
2185 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2186 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2188 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2189 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2190 \k{opt-u}.
2193 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2195 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2196 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2197 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2198 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2200 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2201 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2202 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2203 \c{%assign} directive is processed.
2205 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2206 later, so you can do things like
2208 \c %assign i i+1
2210 to increment the numeric value of a macro.
2212 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2213 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2214 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2216 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2217 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2218 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2219 involving a register).
2222 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2224 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2225 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2226 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2227 before definition.
2229 For example:
2231 \c %defstr test TEST
2233 is equivalent to
2235 \c %define test 'TEST'
2237 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2238 \k{getenv}):
2240 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2243 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2245 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2246 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2247 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2249 For example:
2251 \c %deftok test 'TEST'
2253 is equivalent to
2255 \c %define test TEST
2258 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2260 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2261 supports a few simple string handling macro operators from which
2262 more complex operations can be constructed.
2264 All the string operators define or redefine a value (either a string
2265 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2266 value, it may change the style of quoting of the input string or
2267 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2269 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2271 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2272 a single-line macro.
2274 For example:
2276 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2278 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2279 Similarly:
2281 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2283 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2285 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2288 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2290 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2291 For example:
2293 \c %strlen charcnt 'my string'
2295 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2296 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2297 was a literal string but it could also have been a single-line
2298 macro that expands to a string, as in the following example:
2300 \c %define sometext 'my string'
2301 \c %strlen charcnt sometext
2303 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2304 assigned the value of 9.
2307 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2309 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2310 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2311 than the description:
2313 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2314 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2315 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2316 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2317 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2318 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2320 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2321 single-line macro to be created and the second is the string. The
2322 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2323 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2324 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2325 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2326 values out of range result in an empty string.  A negative length
2327 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2328 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2331 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2333 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2334 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2335 this.
2337 \c %macro  prologue 1
2339 \c         push    ebp
2340 \c         mov     ebp,esp
2341 \c         sub     esp,%1
2343 \c %endmacro
2345 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2346 invoke the macro with a call such as
2348 \c myfunc:   prologue 12
2350 which would expand to the three lines of code
2352 \c myfunc: push    ebp
2353 \c         mov     ebp,esp
2354 \c         sub     esp,12
2356 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2357 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2358 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2359 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2360 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2361 \c{%3} and so on.
2363 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2364 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2366 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2367 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2368 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2369 things like
2371 \c %macro  silly 2
2373 \c     %2: db      %1
2375 \c %endmacro
2377 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2378 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2379 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2382 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2384 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2385 defining the same macro name several times with different numbers of
2386 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2387 parameters at all. So you could define
2389 \c %macro  prologue 0
2391 \c         push    ebp
2392 \c         mov     ebp,esp
2394 \c %endmacro
2396 to define an alternative form of the function prologue which
2397 allocates no local stack space.
2399 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2400 instruction; for example, you might want to define
2402 \c %macro  push 2
2404 \c         push    %1
2405 \c         push    %2
2407 \c %endmacro
2409 so that you could code
2411 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2412 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2414 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2415 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2416 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2417 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2418 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2419 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2422 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2424 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2425 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2426 calling the same macro multiple times will use a different label
2427 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2428 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2429 flag is set by doing this:
2431 \c %macro  retz 0
2433 \c         jnz     %%skip
2434 \c         ret
2435 \c     %%skip:
2437 \c %endmacro
2439 You can call this macro as many times as you want, and every time
2440 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2441 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2442 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2443 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2444 interfering with the local label mechanism, as described in
2445 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2446 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2447 they interfere with macro-local labels.
2450 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2452 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2453 command line into one parameter definition, possibly after
2454 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2455 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2456 you might want to be able to write
2458 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2460 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2461 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2462 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2463 the last defined one along with the separating commas. So if you
2464 code:
2466 \c %macro  writefile 2+
2468 \c         jmp     %%endstr
2469 \c   %%str:        db      %2
2470 \c   %%endstr:
2471 \c         mov     dx,%%str
2472 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2473 \c         mov     bx,%1
2474 \c         mov     ah,0x40
2475 \c         int     0x21
2477 \c %endmacro
2479 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2480 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2481 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2482 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2483 \c{db}.
2485 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2486 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2487 \c{%macro} line.
2489 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2490 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2491 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2492 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2493 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2494 into account when overloading macros, and will not allow you to
2495 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2496 example).
2498 Of course, the above macro could have been implemented as a
2499 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2500 look like
2502 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2504 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2505 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2506 definition.
2508 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2510 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2512 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2513 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2514 be either negative or positive but must never be zero.
2516 For example
2518 \c %macro mpar 1-*
2519 \c      db %{3:5}
2520 \c %endmacro
2522 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2524 expands to \c{3,4,5} range.
2526 Even more, the parameters can be reversed so that
2528 \c %macro mpar 1-*
2529 \c      db %{5:3}
2530 \c %endmacro
2532 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2534 expands to \c{5,4,3} range.
2536 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2537 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2538 the analogue here.
2540 \c %macro mpar 1-*
2541 \c      db %{-1:-3}
2542 \c %endmacro
2544 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2546 expands to \c{6,5,4} range.
2548 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2550 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2551 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2553 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2555 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2556 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2557 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2559 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2561 \c         writefile 2,%1
2562 \c         mov     ax,0x4c01
2563 \c         int     0x21
2565 \c %endmacro
2567 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2568 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2569 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2570 called with no parameters, in which case it will use the default
2571 error message supplied in the macro definition.
2573 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2574 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2575 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2576 optional ones. So if a macro definition began with the line
2578 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2580 then it could be called with between one and three parameters, and
2581 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2582 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2583 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2585 You can provide extra information to a macro by providing
2586 too many default parameters:
2588 \c %macro quux 1 something
2590 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2591 more information.
2592 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2593 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2594 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2595 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2596 when the macro is defined, not when it is expanded.
2598 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2599 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2600 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2601 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2602 parameters were really passed to the macro call.
2604 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2605 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2606 and more useful, by changing the first line of the definition to
2608 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2610 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2611 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2612 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2615 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2617 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2618 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2619 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2620 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2621 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2622 Examples are given in \k{rotate}.
2625 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2627 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2628 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2629 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2632 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2634 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2635 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2636 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2637 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2638 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2639 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2641 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2642 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2643 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2644 argument list reappear on the right, and vice versa.
2646 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2647 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2648 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2649 parameters are rotated to the right.
2651 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2652 restore a set of registers might work as follows:
2654 \c %macro  multipush 1-*
2656 \c   %rep  %0
2657 \c         push    %1
2658 \c   %rotate 1
2659 \c   %endrep
2661 \c %endmacro
2663 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2664 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2665 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2666 one place to the left, so that the original second argument is now
2667 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2668 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2669 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2671 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2672 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2673 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2675 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2676 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2677 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2678 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2679 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2680 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2681 order from the one in which they were pushed.
2683 This can be done by the following definition:
2685 \c %macro  multipop 1-*
2687 \c   %rep %0
2688 \c   %rotate -1
2689 \c         pop     %1
2690 \c   %endrep
2692 \c %endmacro
2694 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2695 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2696 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2697 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2698 iterated through in reverse order.
2701 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2703 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2704 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2705 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2706 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2707 table, you could code something like
2709 \c %macro keytab_entry 2
2711 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2712 \c                 db      %2
2714 \c %endmacro
2716 \c keytab:
2717 \c           keytab_entry F1,128+1
2718 \c           keytab_entry F2,128+2
2719 \c           keytab_entry Return,13
2721 which would expand to
2723 \c keytab:
2724 \c keyposF1        equ     $-keytab
2725 \c                 db     128+1
2726 \c keyposF2        equ     $-keytab
2727 \c                 db      128+2
2728 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2729 \c                 db      13
2731 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2732 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2734 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2735 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2736 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2737 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2738 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2739 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2740 (literal text to be concatenated to the parameter).
2742 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2743 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2744 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2745 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2746 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2747 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2748 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2749 real names of macro-local labels means that the two usages
2750 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2751 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2753 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2754 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2755 purpose of concatenation.
2757 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2760 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2762 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2763 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2764 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2765 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2766 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2767 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2768 condition code.
2770 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2771 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2772 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2773 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2775 \c %macro  retc 1
2777 \c         j%-1    %%skip
2778 \c         ret
2779 \c   %%skip:
2781 \c %endmacro
2783 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2784 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2785 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2786 \c{JPE}.
2788 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2789 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2790 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2791 because no inverse condition code exists.
2794 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2796 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2797 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2798 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2799 see which instructions in the macro expansion are generating what
2800 code; however, for some macros this clutters the listing up
2801 unnecessarily.
2803 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2804 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2805 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2806 the number of parameters, like this:
2808 \c %macro foo 1.nolist
2810 Or like this:
2812 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2814 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2816 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2817 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2818 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2819 that argument specification.
2821 For example:
2823 \c %macro foo 1-3
2824 \c         ; Do something
2825 \c %endmacro
2826 \c %unmacro foo 1-3
2828 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2830 \c %macro bar 1-3
2831 \c         ; Do something
2832 \c %endmacro
2833 \c %unmacro bar 1
2835 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2836 specification does not match exactly.
2839 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2841 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2842 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2843 syntax of this feature looks like this:
2845 \c %if<condition>
2846 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2847 \c %elif<condition2>
2848 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2849 \c %else
2850 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2851 \c %endif
2853 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2855 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2856 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2858 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2859 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2860 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2861 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2863 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2864 single-line macro existence}
2866 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2867 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2868 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2869 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2871 For example, when debugging a program, you might want to write code
2872 such as
2874 \c           ; perform some function
2875 \c %ifdef DEBUG
2876 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2877 \c %endif
2878 \c           ; go and do something else
2880 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2881 version of the program which produced debugging messages, and remove
2882 the option to generate the final release version of the program.
2884 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2885 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2886 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2887 \i\c{%elifndef}.
2890 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2891 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2893 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2894 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2896 For example, you may be working with a large project and not have control
2897 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2898 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2899 does exist.
2901 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2902 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2904 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2906 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2908 \c %else
2910 \c      %macro MyMacro 1-3
2912 \c              ; insert code to define the macro
2914 \c      %endmacro
2916 \c %endif
2918 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2919 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2920 conflict.
2922 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2923 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2924 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2927 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2928 stack}
2930 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2931 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2932 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2933 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2934 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2936 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2937 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2940 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2941 arbitrary numeric expressions}
2943 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2944 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2945 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2946 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2947 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2949 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2950 a critical expression (see \k{crit}).
2952 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2953 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2954 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2955 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2956 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2957 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2958 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2959 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2960 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2961 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2962 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2963 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2964 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2965 for true and 0 for false.
2967 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2968 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2970 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2971 Identity\I{testing, exact text identity}
2973 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2974 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2975 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2976 Differences in white space are not counted.
2978 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2980 For example, the following macro pushes a register or number on the
2981 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2983 \c %macro  pushparam 1
2985 \c   %ifidni %1,ip
2986 \c         call    %%label
2987 \c   %%label:
2988 \c   %else
2989 \c         push    %1
2990 \c   %endif
2992 \c %endmacro
2994 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2995 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2996 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2997 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2999 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3000 Types\I{testing, token types}
3002 Some macros will want to perform different tasks depending on
3003 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3004 example, a string output macro might want to be able to cope with
3005 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3006 string.
3008 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3009 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3010 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3011 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3012 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3014 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3015 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3017 \c %macro writefile 2-3+
3019 \c   %ifstr %2
3020 \c         jmp     %%endstr
3021 \c     %if %0 = 3
3022 \c       %%str:    db      %2,%3
3023 \c     %else
3024 \c       %%str:    db      %2
3025 \c     %endif
3026 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3027 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3028 \c   %else
3029 \c                 mov     dx,%2
3030 \c                 mov     cx,%3
3031 \c   %endif
3032 \c                 mov     bx,%1
3033 \c                 mov     ah,0x40
3034 \c                 int     0x21
3036 \c %endmacro
3038 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3039 the following two ways:
3041 \c         writefile [file], strpointer, length
3042 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3044 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3045 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3046 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3047 it itself and works out the address and length for itself.
3049 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3050 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3051 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3052 which case, all but the first two would be lumped together into
3053 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3055 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3056 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3057 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3058 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3060 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3062 Some macros will want to do different things depending on if it is
3063 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3064 versus a multi-token sequence.
3066 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3067 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3068 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3070 For example:
3072 \c %iftoken 1
3074 will assemble the subsequent code, but
3076 \c %iftoken -1
3078 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3079 \c{-}, and the number \c{1}.
3081 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3082 variants are also provided.
3084 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3086 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3087 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3088 any tokens at all, whitespace excepted.
3090 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3091 variants are also provided.
3093 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3095 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3096 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3097 the \c{%!<env>} directive exists.
3099 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3100 variants are also provided.
3102 Just as for \c{%!<env>} the argument should be written as a string if
3103 it contains characters that would not be legal in an identifier.  See
3104 \k{getenv}.
3106 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3108 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3109 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3110 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3111 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3113 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3114 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3115 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3116 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3118 \c %assign i 0
3119 \c %rep    64
3120 \c         inc     word [table+2*i]
3121 \c %assign i i+1
3122 \c %endrep
3124 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3125 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3126 \c{[table+126]}.
3128 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3129 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3130 terminate the loop, like this:
3132 \c fibonacci:
3133 \c %assign i 0
3134 \c %assign j 1
3135 \c %rep 100
3136 \c %if j > 65535
3137 \c     %exitrep
3138 \c %endif
3139 \c         dw j
3140 \c %assign k j+i
3141 \c %assign i j
3142 \c %assign j k
3143 \c %endrep
3145 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3147 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3148 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3149 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3150 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3151 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3152 be gradually used up and other applications to start crashing.
3154 Note a maximum repeat count is limited by 62 bit number, though it
3155 is hardly possible that you ever need anything bigger.
3158 \H{files} Source Files and Dependencies
3160 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3162 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3164 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3165 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3166 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3168 \c %include "macros.mac"
3170 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3171 file containing the \c{%include} directive.
3173 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3174 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3175 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3176 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3177 line using the \c{-i} option.
3179 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3180 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3181 the form
3183 \c %ifndef MACROS_MAC
3184 \c     %define MACROS_MAC
3185 \c     ; now define some macros
3186 \c %endif
3188 then including the file more than once will not cause errors,
3189 because the second time the file is included nothing will happen
3190 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3192 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3193 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3194 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3197 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3199 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3200 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3201 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3202 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3204 For example,
3206 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3208 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3209 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3212 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3214 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3215 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3216 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3218 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3219 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3220 \c{INCBIN} directive looks like:
3222 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3223 \c %pathsearch dep %1
3224 \c %depend dep
3225 \c         incbin dep,%2
3226 \c %endmacro
3228 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3229 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3230 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3233 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3235 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3236 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3237 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3238 described in \k{macropkg}.
3240 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3241 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3242 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3243 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3245 \c %use altreg
3246 \c %use 'altreg'
3248 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3249 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3250 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3252 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3254 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3255 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3256 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3257 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3258 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3259 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3260 able to nest these loops.
3262 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3263 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3264 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3265 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3266 define labels that are local to a particular context on the stack.
3269 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3270 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3272 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3273 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3274 which is the name of the context. For example:
3276 \c %push    foobar
3278 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3279 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3280 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3281 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3282 single macro definition.)
3284 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3285 context from the context stack and destroys it, along with any
3286 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3287 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3290 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3292 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3293 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3294 is used to define a label which is local to the context on the top
3295 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3296 above could be implemented by means of:
3298 \c %macro repeat 0
3300 \c     %push   repeat
3301 \c     %$begin:
3303 \c %endmacro
3305 \c %macro until 1
3307 \c         j%-1    %$begin
3308 \c     %pop
3310 \c %endmacro
3312 and invoked by means of, for example,
3314 \c         mov     cx,string
3315 \c         repeat
3316 \c         add     cx,3
3317 \c         scasb
3318 \c         until   e
3320 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3321 in \c{AL}.
3323 If you need to define, or access, labels local to the context
3324 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3325 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3328 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3330 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3331 a particular context, in just the same way:
3333 \c %define %$localmac 3
3335 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3336 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3337 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3340 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup}
3342 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3343 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3344 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3345 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3346 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3347 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3348 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3349 result in an \e{expression syntax error}.
3351 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3353 \c %macro ctxthru 0
3354 \c %push ctx1
3355 \c     %assign %$external 1
3356 \c         %push ctx2
3357 \c             %assign %$internal 1
3358 \c             mov eax, %$external
3359 \c             mov eax, %$internal
3360 \c         %pop
3361 \c %pop
3362 \c %endmacro
3364 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3365 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3366 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3367 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3368 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3369 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3370 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3371 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3372 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3374 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3376 \c %macro ctxthru 0
3377 \c %push ctx1
3378 \c     %assign %$external 1
3379 \c         %push ctx2
3380 \c             %assign %$internal 1
3381 \c             mov eax, %$$external
3382 \c             mov eax, %$internal
3383 \c         %pop
3384 \c %pop
3385 \c %endmacro
3387 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3388 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3389 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3390 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3391 unintuitive or erroneous.
3394 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3396 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3397 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3398 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3399 have the side effect of destroying all context-local labels and
3400 macros associated with the context that was just popped.
3402 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3403 with a different name, without touching the associated macros and
3404 labels. So you could replace the destructive code
3406 \c %pop
3407 \c %push   newname
3409 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3412 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3414 This example makes use of almost all the context-stack features,
3415 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3416 implement a block IF statement as a set of macros.
3418 \c %macro if 1
3420 \c     %push if
3421 \c     j%-1  %$ifnot
3423 \c %endmacro
3425 \c %macro else 0
3427 \c   %ifctx if
3428 \c         %repl   else
3429 \c         jmp     %$ifend
3430 \c         %$ifnot:
3431 \c   %else
3432 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3433 \c   %endif
3435 \c %endmacro
3437 \c %macro endif 0
3439 \c   %ifctx if
3440 \c         %$ifnot:
3441 \c         %pop
3442 \c   %elifctx      else
3443 \c         %$ifend:
3444 \c         %pop
3445 \c   %else
3446 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3447 \c   %endif
3449 \c %endmacro
3451 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3452 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3453 that the macros are issued in the right order (for example, not
3454 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3455 not.
3457 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3458 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3459 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3460 to do different things depending on whether the context on top of
3461 the stack is \c{if} or \c{else}.
3463 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3464 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3465 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3466 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3467 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3469 A sample usage of these macros might look like:
3471 \c         cmp     ax,bx
3473 \c         if ae
3474 \c                cmp     bx,cx
3476 \c                if ae
3477 \c                        mov     ax,cx
3478 \c                else
3479 \c                        mov     ax,bx
3480 \c                endif
3482 \c         else
3483 \c                cmp     ax,cx
3485 \c                if ae
3486 \c                        mov     ax,cx
3487 \c                endif
3489 \c         endif
3491 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3492 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3493 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3494 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3497 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3499 The following preprocessor directives provide a way to use
3500 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3502 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3504 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3506 \b\c{%local}  (see \k{local})
3509 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3511 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3512 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3513 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3515 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3516 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3517 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3518 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3520 \c some_function:
3522 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3523 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3524 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3526 \c         mov     ax,[i]
3527 \c         mov     bx,[j_ptr]
3528 \c         add     ax,[bx]
3529 \c         ret
3531 \c     %pop                       ; restore original context
3533 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3534 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3535 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3536 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3539 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3541 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3542 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3543 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3544 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3545 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3547 \c %stacksize flat
3549 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3550 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3551 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3553 \c %stacksize flat64
3555 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3556 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3557 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3559 \c %stacksize large
3561 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3562 assumes that a far form of call was used to get to this address
3563 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3565 \c %stacksize small
3567 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3568 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3569 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3570 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3571 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3572 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3573 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3574 (see \k{local}).
3577 \S{local} \i\c{%local} Directive
3579 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3580 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3581 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3582 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3583 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3584 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3585 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3586 instruction.
3587 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3588 An example of its use is the following:
3590 \c silly_swap:
3592 \c     %push mycontext             ; save the current context
3593 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3594 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3595 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3597 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3598 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3599 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3600 \c         mov     ax,bx
3601 \c         mov     dx,cx
3602 \c         mov     bx,[old_ax]
3603 \c         mov     cx,[old_dx]
3604 \c         leave                   ; restore old bp
3605 \c         ret                     ;
3607 \c     %pop                        ; restore original context
3609 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3610 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3611 current context before the \c{%local} directive may be used.
3612 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3613 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3614 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3615 as shown in the example.
3618 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3620 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3621 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3622 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3623 right macros by means of code like this:
3625 \c %ifdef F1
3626 \c     ; do some setup
3627 \c %elifdef F2
3628 \c     ; do some different setup
3629 \c %else
3630 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3631 \c %endif
3633 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3634 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3635 having to wait until the program crashes on being run and then not
3636 knowing what went wrong.
3638 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3640 \c %ifdef F1
3641 \c     ; do some setup
3642 \c %elifdef F2
3643 \c     ; do some different setup
3644 \c %else
3645 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3646 \c     %define F1
3647 \c %endif
3649 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3650 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3651 depend on symbol values.
3653 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3654 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3655 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3656 messages.
3658 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3659 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3660 are expanded in it, which can be used to display more information to
3661 the user.  For example:
3663 \c %if foo > 64
3664 \c     %assign foo_over foo-64
3665 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3666 \c %endif
3669 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3671 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3672 information from external sources. Currently they include:
3674 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3675 preprocessor (see \k{line}).
3677 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3678 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3680 \S{line} \i\c{%line} Directive
3682 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3683 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3684 this other file would be an original source file, with the current
3685 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3686 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3687 number of the original source file, instead of the file that is being
3688 read by NASM.
3690 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3691 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3692 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3694 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3696 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3697 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3698 which specifies a line increment value; each line of the input file
3699 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3700 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3701 specifies the file name of the original source file.
3703 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3704 all file name and line numbers relative to the values specified
3705 therein.
3708 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3710 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3711 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3712 to store the contents of an environment variable into a string, which
3713 could be used at some other point in your code.
3715 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3716 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3717 could do that as follows:
3719 \c %defstr FOO          %!FOO
3721 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3723 If the name of the environment variable contains non-identifier
3724 characters, you can use string quotes to surround the name of the
3725 variable, for example:
3727 \c %defstr C_colon      %!'C:'
3730 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3732 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3733 when it starts to process any source file. If you really need a
3734 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3735 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3736 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3738 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3739 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3740 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3741 described here.
3744 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3746 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3747 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3748 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3749 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3750 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3751 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3752 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3754 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3755 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3758 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3760 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3761 representing the full version number of the version of nasm being used.
3762 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3763 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3764 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3765 would be equivalent to:
3767 \c         dd      0x00622001
3771 \c         db      1,32,98,0
3773 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3774 line is used just to give an indication of the order that the separate
3775 values will be present in memory.
3778 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3780 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3781 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3783 \c         db      __NASM_VER__
3785 would expand to
3787 \c         db      "0.98.32"
3790 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3792 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3793 name and line number containing the current instruction. The macro
3794 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3795 current input file (which may change through the course of assembly
3796 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3797 numeric constant giving the current line number in the input file.
3799 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3800 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3801 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3802 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3803 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3804 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3805 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3806 here'. You could then write a macro
3808 \c %macro  notdeadyet 0
3810 \c         push    eax
3811 \c         mov     eax,__LINE__
3812 \c         call    stillhere
3813 \c         pop     eax
3815 \c %endmacro
3817 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3818 find the crash point.
3821 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3823 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3824 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3825 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3826 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3827 mode-dependent macros.
3829 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3831 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3832 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3833 list.
3835 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3836 \c  %define NEWLINE 13, 10
3837 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3838 \c  %define NEWLINE 10
3839 \c %endif
3842 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3844 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3845 assembly session.
3847 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3848 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3849 respectively.)
3851 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3852 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3853 \c{HHMMSS} respectively.
3855 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3856 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3857 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3858 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3860 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3861 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3862 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3863 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3864 undefined.
3866 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3867 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3868 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3869 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3870 local time as if it was UTC.
3872 All instances of time and date macros in the same assembly session
3873 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3874 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3875 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3876 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3877 clock:
3879 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3880 \c       __TIME__             "00:00:42"
3881 \c       __DATE_NUM__         20100101
3882 \c       __TIME_NUM__         000042
3883 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3884 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3885 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3886 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3887 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3890 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3891 Include Test
3893 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3894 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3895 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3896 testing if a particular package is invoked or not.
3898 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3899 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3902 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3904 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3905 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3906 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3907 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3909 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3910 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3911 change in future versions of NASM.}
3914 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3916 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3917 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3918 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3919 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3921 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3922 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3923 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3924 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3925 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
3926 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
3927 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
3928 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
3929 the definition.
3931 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3932 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3934 \c struc   mytype
3936 \c   mt_long:      resd    1
3937 \c   mt_word:      resw    1
3938 \c   mt_byte:      resb    1
3939 \c   mt_str:       resb    32
3941 \c endstruc
3943 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3944 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3945 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3946 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3948 The reason why the structure type name is defined at zero by default
3949 is a side effect of allowing structures to work with the local label
3950 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3951 more than one structure, you can define the above structure like this:
3953 \c struc mytype
3955 \c   .long:        resd    1
3956 \c   .word:        resw    1
3957 \c   .byte:        resb    1
3958 \c   .str:         resb    32
3960 \c endstruc
3962 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3963 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3965 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3966 support any form of period notation to refer to the elements of a
3967 structure once you have one (except the above local-label notation),
3968 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3969 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3970 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3971 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3973 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
3974 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
3976 \c push ebp
3977 \c mov ebp, esp
3978 \c sub esp, 40
3980 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
3982 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
3984 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
3985 a base offset:
3987 \c struc mytype, -40
3989 And access an element this way:
3991 \c mov [ebp + mytype.word], ax
3994 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3995 \i{Instances of Structures}
3997 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3998 to do is to declare instances of that structure in your data
3999 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4000 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4001 you code something like this:
4003 \c mystruc:
4004 \c     istruc mytype
4006 \c         at mt_long, dd      123456
4007 \c         at mt_word, dw      1024
4008 \c         at mt_byte, db      'x'
4009 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4011 \c     iend
4013 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4014 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4015 specified structure field, and then to declare the specified data.
4016 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4017 they were specified in the structure definition.
4019 If the data to go in a structure field requires more than one source
4020 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4021 the \c{AT} line. For example:
4023 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4024 \c                     db      190,100,0
4026 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4027 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4028 line:
4030 \c         at mt_str
4031 \c                 db      'hello, world'
4032 \c                 db      13,10,0
4035 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
4037 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4038 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4039 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4040 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4042 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4043 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4044 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4045 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4046 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4048 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4049 both compute the number of additional bytes required to bring the
4050 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4051 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4052 perform the alignment.
4054 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4055 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4056 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4057 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4058 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4059 except for special purposes.
4061 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4062 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4063 power of two, or if their second argument generates more than one
4064 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4065 thing.
4067 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4068 be used within structure definitions:
4070 \c struc mytype2
4072 \c   mt_byte:
4073 \c         resb 1
4074 \c         alignb 2
4075 \c   mt_word:
4076 \c         resw 1
4077 \c         alignb 4
4078 \c   mt_long:
4079 \c         resd 1
4080 \c   mt_str:
4081 \c         resb 32
4083 \c endstruc
4085 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4086 relative to the base of the structure.
4088 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4089 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4090 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4091 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4092 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4093 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4094 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4096 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4097 See \k{sectalign} for details.
4099 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4102 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4104 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4105 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4106 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4108 For example the directive
4110 \c SECTALIGN 16
4112 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4113 not be decreased, the magnitude may grow only.
4115 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4116 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4117 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4118 at all use the directive
4120 \c SECTALIGN OFF
4122 It is still possible to turn in on again by
4124 \c SECTALIGN ON
4127 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4129 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4130 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4131 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4132 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4134 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4135 quoted or not.
4138 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4140 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4141 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4142 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4143 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4144 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4145 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4147 Example use:
4149 \c %use altreg
4151 \c proc:
4152 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4153 \c       ret
4155 See also \k{reg64}.
4158 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4160 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4161 macro which is more powerful than the default (and
4162 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4163 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4164 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4165 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4166 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4167 sequence.
4169 The specific instructions generated can be controlled with the
4170 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4171 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4172 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4173 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4175 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4176 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4177 default.
4179 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4180 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4181 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4183 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4184 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4185 threshold is 16.
4187 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4188 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4189 threshold is 16.
4191 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4192 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4193 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4194 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4196 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4197 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4198 are used internally by this macro package.
4201 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4203 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4205 \c %define Inf             __Infinity__
4206 \c %define NaN             __QNaN__
4207 \c %define QNaN            __QNaN__
4208 \c %define SNaN            __SNaN__
4210 \c %define float8(x)       __float8__(x)
4211 \c %define float16(x)      __float16__(x)
4212 \c %define float32(x)      __float32__(x)
4213 \c %define float64(x)      __float64__(x)
4214 \c %define float80m(x)     __float80m__(x)
4215 \c %define float80e(x)     __float80e__(x)
4216 \c %define float128l(x)    __float128l__(x)
4217 \c %define float128h(x)    __float128h__(x)
4220 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4222 This package contains a set of macros which implement integer
4223 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4224 are most conveniently accessed via this macro package.
4226 The macros provided are:
4228 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4230 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4231 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4232 between the functions is their respective behavior if the argument
4233 provided is not a power of two.
4235 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generates an error if
4236 the argument is not a power of two.
4238 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4239 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4241 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4242 power of two.
4244 The functions \i\c{ilog2fw()} (alias \i\c{ilog2w()}) and
4245 \i\c{ilog2cw()} generate a warning if the argument is not a power of
4246 two, but otherwise behaves like \c{ilog2f()} and \c{ilog2c()},
4247 respectively.
4250 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4252 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4253 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4254 directives. These are described in this chapter.
4256 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4257 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4258 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4259 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4260 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4261 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4263 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4264 directives are not.
4266 In addition to the universal directives described in this chapter,
4267 each object file format can optionally supply extra directives in
4268 order to control particular features of that file format. These
4269 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4270 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4273 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4275 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4276 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4277 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4278 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4280 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4281 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4282 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4283 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4284 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4285 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4286 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4287 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4289 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4290 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4291 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4292 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4293 device drivers and boot loader software.
4295 The \c{BITS} directive can also be used to generate code for a
4296 different mode than the standard one for the output format.
4298 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4299 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4300 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4301 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4303 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4304 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4305 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4306 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4307 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4308 need an 0x67.
4310 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4311 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4312 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4314 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4315 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4316 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4317 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4318 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4319 necessary.
4321 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4322 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4323 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4324 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4325 REX prefix is used.
4327 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4328 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4329 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4331 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4333 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4335 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4336 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4339 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4341 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4342 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4343 specify most features directly.  However, this is occasionally
4344 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4345 to use.
4347 Currently, \c{DEFAULT} can set \c{REL} & \c{ABS} and \c{BND} & \c{NOBND}.
4349 \S{REL & ABS} \i\c{REL} & \i\c{ABS}: RIP-relative addressing
4351 This sets whether registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative
4352 or not. By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4353 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4354 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4355 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4357 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4358 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4359 other special functions in 64-bit mode, and generating
4360 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4362 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4364 \S{BND & NOBND} \i\c{BND} & \i\c{NOBND}: \c{BND} prefix
4366 If \c{DEFAULT BND} is set, all bnd-prefix available instructions following
4367 this directive are prefixed with bnd. To override it, \c{NOBND} prefix can
4368 be used.
4370 \c  DEFAULT BND
4371 \c      call foo            ; BND will be prefixed
4372 \c      nobnd call foo      ; BND will NOT be prefixed
4374 \c{DEFAULT NOBND} can disable \c{DEFAULT BND} and then \c{BND} prefix will be
4375 added only when explicitly specified in code.
4377 \c{DEFAULT BND} is expected to be the normal configuration for writing
4378 MPX-enabled code.
4380 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4381 Sections}
4383 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4384 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4385 which section of the output file the code you write will be
4386 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4387 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4388 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4389 define a new section, if you try to switch to a section that does
4390 not (yet) exist.
4392 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4393 \k{multisec}), all support
4394 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4395 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4396 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4397 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4398 name that has one.
4401 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4403 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4404 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4405 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4406 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4407 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4408 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4409 it. So the user-level directive
4411 \c         SECTION .text
4413 expands to the two lines
4415 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4416 \c         [SECTION .text]
4418 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4419 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4420 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4422 \c %macro  writefile 2+
4424 \c         [section .data]
4426 \c   %%str:        db      %2
4427 \c   %%endstr:
4429 \c         __SECT__
4431 \c         mov     dx,%%str
4432 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4433 \c         mov     bx,%1
4434 \c         mov     ah,0x40
4435 \c         int     0x21
4437 \c %endmacro
4439 This form of the macro, once passed a string to output, first
4440 switches temporarily to the data section of the file, using the
4441 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4442 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4443 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4444 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4445 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4446 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4447 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4448 code in any of several separate code sections.
4451 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4453 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4454 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4455 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4456 given absolute address. The only instructions you can use in this
4457 mode are the \c{RESB} family.
4459 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4461 \c absolute 0x1A
4463 \c     kbuf_chr    resw    1
4464 \c     kbuf_free   resw    1
4465 \c     kbuf        resw    16
4467 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4468 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4469 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4471 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4472 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4474 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4475 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4477 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4478 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4479 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4480 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4482 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4484 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4486 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4487 \c setup:
4488 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4490 \c absolute setup
4492 \c runtimevar1     resw    1
4493 \c runtimevar2     resd    20
4495 \c tsr_end:
4497 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4498 after the setup has finished running, the space it took up can be
4499 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4500 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4501 needs to be made resident.
4504 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4506 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4507 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4508 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4509 defined in some other module and needs to be referred to by this
4510 one. Not every object-file format can support external variables:
4511 the \c{bin} format cannot.
4513 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4514 argument is the name of a symbol:
4516 \c extern  _printf
4517 \c extern  _sscanf,_fscanf
4519 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4520 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4521 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4522 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4523 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4524 by means of the directive
4526 \c extern  _variable:wrt dgroup
4528 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4529 only in that it can take only one argument at a time: the support
4530 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4532 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4533 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4534 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4537 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4539 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4540 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4541 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4542 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4543 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4545 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4546 the definition of the symbol.
4548 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4549 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4550 \c{GLOBAL} directive. For example:
4552 \c global _main
4553 \c _main:
4554 \c         ; some code
4556 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4557 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4558 example, lets you specify whether global data items are functions or
4559 data:
4561 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4563 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4564 user-level form only in that it can take only one argument at a
4565 time.
4568 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4570 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4571 A common variable is much like a global variable declared in the
4572 uninitialized data section, so that
4574 \c common  intvar  4
4576 is similar in function to
4578 \c global  intvar
4579 \c section .bss
4581 \c intvar  resd    1
4583 The difference is that if more than one module defines the same
4584 common variable, then at link time those variables will be
4585 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4586 at the same piece of memory.
4588 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4589 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4590 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4591 specify the alignment requirements of a common variable:
4593 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4594 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4596 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4597 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4598 only one argument at a time.
4601 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4603 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4604 are available on the specified CPU.
4606 Options are:
4608 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4610 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4612 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4614 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4616 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4618 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4620 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4622 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4624 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4626 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4628 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4630 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4632 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4634 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4636 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4638 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4640 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4642 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4643 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4644 instructions are available.
4647 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4649 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4650 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4651 this behaviour:
4653 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4655 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4657 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4659 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4661 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4663 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4665 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4667 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4668 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4669 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4671 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4672 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4675 \H{asmdir-warning} \i\c{[WARNING]}: Enable or disable warnings
4677 The \c{[WARNING]} directive can be used to enable or disable classes
4678 of warnings in the same way as the \c{-w} option, see \k{opt-w} for
4679 more details about warning classes.
4681 Warning classes may be enabled with \c{[warning +]\e{warning-class}\c{]}, disabled
4682 with \c{[warning -}\e{warning-class}\c{]}, or reset to their original value (as
4683 specified on the command line) with \c{[warning *}\e{warning-class}{]}.
4685 The \c{[WARNING]} directive also accepts the \c{all}, \c{error} and
4686 \c{error=}\e{warning-class} specifiers.
4688 No "user form" (without the brackets) currently exists.
4691 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4693 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4694 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4695 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4696 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4697 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4698 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4700 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4701 output file based on the input file name and the chosen output
4702 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4703 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4704 name, and substituting an extension defined by the output format.
4705 The extensions are given with each format below.
4708 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4710 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4711 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4712 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4713 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4714 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4715 development.
4717 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4718 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4720 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4721 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4722 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4723 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4725 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4726 leaves your file name as it is once the original extension has been
4727 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4728 into a binary file called \c{binprog}.
4731 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4733 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4734 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4735 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4736 the program begins at when it is loaded into memory.
4738 For example, the following code will generate the longword
4739 \c{0x00000104}:
4741 \c         org     0x100
4742 \c         dd      label
4743 \c label:
4745 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4746 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4747 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4748 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4749 offset which is added to all internal address references within the
4750 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4751 does. See \k{proborg} for further comments.
4754 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4755 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4757 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4758 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4759 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4760 end of the section-definition line. For example,
4762 \c section .data   align=16
4764 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4765 aligned on a 16-byte boundary.
4767 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4768 section start address must be forced to zero. The alignment value
4769 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4770 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4773 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4775 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4776 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4778 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4779 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4780 of course).
4782 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4783 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4784 \i\c{start=}.
4786 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4787 for the calculation of all memory references within that section
4788 with \i\c{vstart=}.
4790 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4791 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4792 start address.
4794 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4795 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4796 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4798 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4799 is directed by default into the \c{.text} section.
4801 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4802 by default.
4804 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4805 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4806 has been specified.
4808 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4809 alignment has been specified.
4811 \b Sections may not overlap.
4813 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4814 which may be used in your code.
4816 \S{map}\i{Map Files}
4818 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4819 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4820 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4821 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4822 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4823 brackets must be used.
4826 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4828 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4829 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4830 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4831 similar utilities.
4833 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4834 the \c{ith} file format.
4836 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4839 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4841 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4842 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4843 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4844 similar utilities.
4846 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4847 the \c{srec} file format.
4849 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4852 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4854 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4855 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4856 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4857 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4859 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4861 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4862 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4863 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4864 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4865 file format.
4867 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4868 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4869 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4871 If your source file contains code before specifying an explicit
4872 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4873 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4875 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4876 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4877 address of the segment. So, for example:
4879 \c segment data
4881 \c dvar:   dw      1234
4883 \c segment code
4885 \c function:
4886 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4887 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4888 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4889 \c         ret
4891 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4892 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4893 like
4895 \c extern  foo
4897 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4898 \c       mov   ds,ax
4899 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4900 \c       mov   es,ax
4901 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4902 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4905 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4906 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4908 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4909 directive to allow you to specify various properties of the segment
4910 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4911 end of the segment-definition line. For example,
4913 \c segment code private align=16
4915 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4916 segment, and requires that the portion of it described in this code
4917 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4919 The available qualifiers are:
4921 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4922 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4923 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4924 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4925 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4926 than stuck end-to-end.
4928 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4929 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4930 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4931 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4932 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4933 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4934 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4935 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4936 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4938 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4939 indicates to the linker that segments of the same class should be
4940 placed near each other in the output file. The class name can be any
4941 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4943 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4944 as an argument, and provides overlay information to an
4945 overlay-capable linker.
4947 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4948 the effect of recording the choice in the object file and also
4949 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4950 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4952 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4953 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4954 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4955 defines the group if it is not already defined.
4957 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4958 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4959 are currently known to make sensible use of this feature;
4960 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4961 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4962 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4964 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4965 class, no overlay, and \c{USE16}.
4968 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4970 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4971 single segment register can be used to refer to all the segments in
4972 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4973 you can code
4975 \c segment data
4977 \c         ; some data
4979 \c segment bss
4981 \c         ; some uninitialized data
4983 \c group dgroup data bss
4985 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4986 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4987 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4988 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4989 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4990 segment register.
4992 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4993 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4994 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4995 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4996 base rather than the segment base.
4998 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4999 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5000 segment which is part of more than one group will default to being
5001 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5003 A group does not have to contain any segments; you can still make
5004 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5005 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5006 \c{FLAT} with no segments in it.
5009 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5011 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5012 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5013 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5014 segment, group and symbol names that are written to the object file
5015 to be forced to upper case just before being written. Within a
5016 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5017 be written entirely in upper case if desired.
5019 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5022 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5023 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5025 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5026 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5027 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5028 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5030 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5031 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5032 wish to import and the name of the library you wish to import it
5033 from. For example:
5035 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5037 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5038 known in the library you are importing it from, in case this is not
5039 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5040 once you have imported it. For example:
5042 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5045 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5046 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5048 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5049 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5050 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5051 using the \c{EXPORT} directive.
5053 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5054 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5055 optional second parameter (separated by white space from the first)
5056 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5057 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5058 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5059 off.
5061 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5062 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5063 space. If further parameters are given, the external name must also
5064 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5065 available attributes are:
5067 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5068 resident by the system loader. This is an optimisation for
5069 frequently used symbols imported by name.
5071 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5072 does not make use of any initialized data.
5074 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5075 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5076 between 32-bit and 16-bit segments.
5078 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5079 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5080 the desired number.
5082 For example:
5084 \c     export  myfunc
5085 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5086 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5087 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5090 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5091 Point}
5093 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5094 define the program entry point, where execution will begin when the
5095 program is run. If the object file that defines the entry point is
5096 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5097 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5098 begin.
5101 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5102 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5104 If you declare an external symbol with the directive
5106 \c     extern  foo
5108 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5109 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5110 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5111 \c{foo} you will usually need to do something like
5113 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5114 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5115 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5117 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5118 is going to be accessible from a given segment or group, say
5119 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5120 simply code
5122 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5124 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5125 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5126 alternative form
5128 \c     extern  foo:wrt dgroup
5130 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5131 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5132 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5133 \c{foo wrt dgroup}.
5135 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5136 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5137 your program. It can also be applied to common variables: see
5138 \k{objcommon}.
5141 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5142 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5144 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5145 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5146 specify which your variables should be by the use of the syntax
5148 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5149 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5151 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5152 OMF specification says that they are declared as a number of
5153 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5154 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5155 five-byte elements or one ten-byte element.
5157 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5158 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5159 the variable size, to match when resolving common variables declared
5160 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5161 the element size on your far common variables. This is done by the
5162 following syntax:
5164 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5165 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5167 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5168 keyword is not required when an element size is specified, since
5169 only far commons may have element sizes at all. So the above
5170 declarations could equivalently be
5172 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5173 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5175 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5176 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5177 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5179 \c common  foo     10:wrt dgroup
5180 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5181 \c common  baz     24:wrt data:6
5184 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5186 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5187 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5188 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5189 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5191 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5193 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5194 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5195 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5196 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5197 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5198 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5199 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5200 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5203 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5204 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5206 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5207 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5208 and properties of sections you declare. Section types and properties
5209 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5210 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5211 these qualifiers.
5213 The available qualifiers are:
5215 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5216 code section. This marks the section as readable and executable, but
5217 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5218 section is code.
5220 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5221 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5222 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5223 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5225 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5226 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5227 constants in it.
5229 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5230 which is not included in the executable file by the linker, but may
5231 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5232 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5233 linker to interpret the contents of the section as command-line
5234 options.
5236 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5237 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5238 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5239 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5240 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5241 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5242 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5243 for data (and BSS) sections.
5244 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5245 alignment), though the value does not matter.
5247 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5248 qualifiers are:
5250 \c section .text    code  align=16
5251 \c section .data    data  align=4
5252 \c section .rdata   rdata align=8
5253 \c section .bss     bss   align=4
5255 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5257 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5259 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5260 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5261 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5262 designated read-only table and have alleged entry point verified
5263 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5264 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5265 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5266 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5267 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5268 will not be performed for application in question. Table omission is by
5269 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5270 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5271 \c{/safeseh} command line option.
5273 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5274 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5275 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5277 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5279 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5281 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5282 line to source code:
5284 \c $@feat.00 equ 1
5286 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5287 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5288 developer would choose to assign another value in source file, it would
5289 still be perfectly possible.
5291 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5292 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5293 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5294 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5295 table." Its typical use would be:
5297 \c section .text
5298 \c extern  _MessageBoxA@16
5299 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5300 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5301 \c %endif
5302 \c handler:
5303 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5304 \c         push    DWORD caption
5305 \c         push    DWORD text
5306 \c         push    DWORD 0
5307 \c         call    _MessageBoxA@16
5308 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5309 \c                         ; for exception handler
5310 \c         ret
5311 \c global  _main
5312 \c _main:
5313 \c         push    DWORD handler
5314 \c         push    DWORD [fs:0]
5315 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5316 \c         xor     eax,eax
5317 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5318 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5319 \c         add     esp,4
5320 \c         ret
5321 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5322 \c caption:db      'SEGV',0
5324 \c section .drectve info
5325 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5327 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5328 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5329 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5330 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5331 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5332 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5333 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5334 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5335 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5336 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5337 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5338 no notification is provided and user is left with no clue on what
5339 caused application failure.
5341 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5342 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5343 data for "safe exception handler table" causes no backward
5344 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5345 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5347 \S{codeview} Debugging formats for Windows
5348 \I{Windows debugging formats}
5350 The \c{win32} and \c{win64} formats support the Microsoft CodeView
5351 debugging format.  Currently CodeView version 8 format is supported
5352 (\i\c{cv8}), but newer versions of the CodeView debugger should be
5353 able to handle this format as well.
5356 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5358 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5359 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5360 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5361 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5362 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5364 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5366 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5367 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5368 references. Consider a switch dispatch table:
5370 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5371 \c         ...
5372 \c dsptch: dq      case0
5373 \c         dq      case1
5374 \c         ...
5376 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5377 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5379 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5381 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5383 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5384 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5386 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5387 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5388 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5389 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5390 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5391 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5392 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5393 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5394 But no worry, it's trivial to fix:
5396 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5397 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5398 \c         jmp     rbx
5399 \c         ...
5400 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5401 \c         dq      case1-dsptch
5402 \c         ...
5404 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5405 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5406 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5407 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5408 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5409 these image-relative references:
5411 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5412 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5413 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5414 \c         add     rbx,rax
5415 \c         jmp     rbx
5416 \c         ...
5417 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5418 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5420 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5421 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5422 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5423 become apparent in next paragraph.
5425 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5426 operand only:
5428 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5429 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5430 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5431 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5433 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5435 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5436 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5437 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5438 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5439 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5440 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5441 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5442 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5443 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5444 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5445 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5446 top of the stack.
5448 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5449 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5450 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5451 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5452 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5453 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5454 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5455 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5456 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5457 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5458 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5459 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5460 copying caller's return address to the top of stack and this would
5461 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5462 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5463 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5464 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5465 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5466 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5467 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5468 no, no trace of failure is left.
5470 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5471 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5472 is checked for presence of reference to custom language-specific
5473 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5474 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5475 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5476 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5477 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5478 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5479 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5480 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5481 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5482 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5483 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5484 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5485 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5486 terminating the application.
5488 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5489 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5490 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5491 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5492 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5493 leaf function:
5495 \c default rel
5496 \c section .text
5497 \c extern  MessageBoxA
5498 \c handler:
5499 \c         sub     rsp,40
5500 \c         mov     rcx,0
5501 \c         lea     rdx,[text]
5502 \c         lea     r8,[caption]
5503 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5504 \c         call    MessageBoxA
5505 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5506 \c                         ; for exception handler
5507 \c         add     rsp,40
5508 \c         ret
5509 \c global  main
5510 \c main:
5511 \c         xor     rax,rax
5512 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5513 \c         ret
5514 \c main_end:
5515 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5516 \c caption:db      'SEGV',0
5518 \c section .pdata  rdata align=4
5519 \c         dd      main wrt ..imagebase
5520 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5521 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5522 \c section .xdata  rdata align=8
5523 \c xmain:  db      9,0,0,0
5524 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5525 \c section .drectve info
5526 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5528 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5529 start and end addresses of function" along with reference to associated
5530 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5531 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5532 designated exception handler. References are \e{required} to be
5533 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5534 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5535 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5536 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5537 references, not only above listed required ones, placed into these two
5538 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5539 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5540 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5541 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5543 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5544 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5545 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5546 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5547 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5548 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5549 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5550 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5551 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5552 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5553 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5554 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5555 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5556 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5557 unwinding procedure. Consider following example:
5559 \c function:
5560 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5561 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5562 \c         push    rbx
5563 \c         push    rbp
5564 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5565 \c         sub     r11,rcx
5566 \c         and     r11,-64
5567 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5568 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5569 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5570 \c magic_point:
5571 \c         ...
5572 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5573 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5574 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5575 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5576 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5577 \c         ret
5579 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5580 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5581 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5582 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5583 custom language-specific exception handler would look like this:
5585 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5586 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5587 \c {   ULONG64 *rsp;
5588 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5589 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5590 \c     else
5591 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5592 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5593 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5594 \c         context->R15 = rsp[-1];
5595 \c     }
5596 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5598 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5599 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5600 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5601 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5602 \c     return ExceptionContinueSearch;
5603 \c }
5605 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5606 structure does not have to contain any information about stack frame
5607 and its layout.
5609 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5611 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5612 linking with the \i{DJGPP} linker.
5614 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5616 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5617 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5618 the \c{info} section type are not supported.
5620 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5622 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces Mach-O
5623 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5624 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5626 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5628 \S{machosect} \c{macho} extensions to the \c{SECTION} Directive
5629 \I{SECTION, macho extensions to}
5631 The \c{macho} output format specifies section names in the format
5632 "\e{segment}\c{,}\e{section}".  No spaces are allowed around the
5633 comma.  The following flags can also be specified:
5635 \b \c{data} - this section contains initialized data items
5637 \b \c{text} - this section contains code exclusively
5639 \b \c{mixed} - this section contains both code and data
5641 \b \c{bss} - this section is uninitialized and filled with zero
5643 \b \c{zerofill} - same as \c{bss}
5645 \b \c{no_dead_strip} - inhibit dead code stripping for this section
5647 \b \c{live_support} - set the live support flag for this section
5649 \b \c{strip_static_syms} - strip static symbols for this section
5651 \b \c{align=}\e{alignment} - specify section alignment
5653 The default is \c{data}, unless the section name is \c{__text} or
5654 \c{__bss} in which case the default is \c{text} or \c{bss},
5655 respectively.
5657 For compatibility with other Unix platforms, the following standard
5658 names are also supported:
5660 \c .text    = __TEXT,__text  text
5661 \c .rodata  = __DATA,__const data
5662 \c .data    = __DATA,__data  data
5663 \c .bss     = __DATA,__bss   bss
5665 If the \c{.rodata} section contains no relocations, it is instead put
5666 into the \c{__TEXT,__const} section unless this section has already
5667 been specified explicitly.  However, it is probably better to specify
5668 \c{__TEXT,__const} and \c{__DATA,__const} explicitly as appropriate.
5670 \S{machotls} \i{Thread Local Storage in Mach-O}\I{TLS}: \c{macho} special
5671 symbols and \i\c{WRT}
5673 Mach-O defines the following special symbols that can be used on the
5674 right-hand side of the \c{WRT} operator:
5676 \b \c{..tlvp} is used to specify access to thread-local storage.
5678 \b \c{..gotpcrel} is used to specify references to the Global Offset
5679    Table.  The GOT is supported in the \c{macho64} format only.
5681 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{subsections_via_symbols}
5683 The directive \c{subsections_via_symbols} sets the
5684 \c{MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS} flag in the Mach-O header, which tells
5685 the linker that the symbols in the file matches the conventions
5686 required to allow for link-time dead code elimination.
5688 This directive takes no arguments.
5690 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5691 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5692 non-Mach-O builds of the same source code:
5694 \c      %pragma macho subsections_via_symbols
5696 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{no_dead_strip}
5698 The directive \c{no_dead_strip} sets the Mach-O \c{SH_NO_DEAD_STRIP}
5699 section flag on the section containing a a specific symbol.  This
5700 directive takes a list of symbols as its arguments.
5702 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5703 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5704 non-Mach-O builds of the same source code:
5706 \c      %pragma macho no_dead_strip symbol...
5709 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5710 Format} Object Files
5712 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
5713 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
5714 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
5715 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf} provides a default output
5716 file-name extension of \c{.o}.  \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5718 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
5719 ABI with the CPU in 64-bit mode.
5721 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5723 The ELF header specifies the application binary interface for the
5724 target operating system (OSABI).  This field can be set by using the
5725 \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5726 system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX
5727 System V ABI" (0) which will work on most systems which support ELF.
5729 \S{elfsect} \c{elf} extensions to the \c{SECTION} Directive
5730 \I{SECTION, elf extensions to}
5732 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5733 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5734 and properties of sections you declare. Section types and properties
5735 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5736 names}, but may still be
5737 overridden by these qualifiers.
5739 The available qualifiers are:
5741 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5742 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5743 which is not, such as an informational or comment section.
5745 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5746 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5747 which should not.
5749 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5750 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5751 not.
5753 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5754 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5755 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5756 contents given, such as a BSS section.
5758 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5759 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5760 requirements of the section.
5762 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5763 thread local variables.
5765 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5766 qualifiers are:
5768 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5769 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5771 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5772 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5773 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5774 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5775 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5776 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5777 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5778 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5779 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5780 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5781 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5783 (Any section name other than those in the above table
5784  is treated by default like \c{other} in the above table.
5785  Please note that section names are case sensitive.)
5788 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{macho} Special
5789 Symbols and \i\c{WRT}
5791 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5792 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5793 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5794 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5795 types.
5797 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5798 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5799 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5800 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5802 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5803 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5804 beginning of the current section to the global offset table.
5805 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5806 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5807 result to get the real address of the GOT.
5809 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5810 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5811 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5812 would give the real address of the location you wanted.
5814 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5815 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5816 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5817 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5818 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5819 address of the symbol.
5821 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5822 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5823 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5824 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5825 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5826 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5827 entries absolutely.
5829 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5830 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5831 relative to the start of the section and then adding on the offset
5832 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5833 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5834 peculiarity of the dynamic linker.
5836 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5837 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5839 \S{elftls} \i{Thread Local Storage in ELF}\I{TLS}: \c{elf} Special
5840 Symbols and \i\c{WRT}
5842 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5843 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5844 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5845 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5846 of the symbol with code such as:
5848 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5849 \c        mov  [gs:eax],ebx
5852 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
5853 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5854 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5855 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5856 of the symbol with code such as:
5858 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5859 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5862 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5863 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5865 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5866 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5867 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5868 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5869 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5870 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5871 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5872 to specify these features.
5874 You can specify whether a global variable is a function or a data
5875 object by suffixing the name with a colon and the word
5876 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5877 \c{data}.) For example:
5879 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5881 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5882 \c{hashtable} as a data object.
5884 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5885 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5886 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5887 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5889 \c global   hashlookup:function hidden
5891 You can also specify the size of the data associated with the
5892 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5893 forward references) after the type specifier. Like this:
5895 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5897 \c hashtable:
5898 \c         db this,that,theother  ; some data here
5899 \c .end:
5901 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5902 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5904 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5905 writing shared library code. For more information, see
5906 \k{picglobal}.
5909 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5910 \I{COMMON, elf extensions to}
5912 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5913 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5914 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5915 power of two) after the name and size of the common variable,
5916 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5917 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5919 \c common  dwordarray 128:4
5921 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5922 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5925 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5926 \I{ELF, 16-bit code and}
5928 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5929 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5930 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5931 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5932 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5933 these relocations is generated.
5935 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5936 \I{ELF, Debug formats and}
5938 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5939 Line number information is generated for all executable sections, but please
5940 note that only the ".text" section is executable by default.
5942 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5944 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5945 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5946 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5947 the magic number in the first four bytes of the file is
5948 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5949 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5950 implementation does not.
5952 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5954 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5955 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5956 extensions to any standard directives. It supports only the three
5957 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5960 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5961 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5963 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5964 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5965 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5966 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5967 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5968 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5969 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5971 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5973 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5974 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5975 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5976 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5977 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5979 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5980 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5981 this.
5984 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5986 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5987 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5988 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5989 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5990 itself \c{a.out}.
5992 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5993 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5995 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5996 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
5997 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
5998 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
5999 only special symbol supported is \c{..start}.
6002 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
6003 Format}
6005 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
6006 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
6007 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
6008 format the internal structure of the assembler.
6010 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
6011 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
6012 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
6013 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
6015 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
6016 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
6017 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
6018 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
6019 execute an RDF executable under Linux.
6021 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
6022 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6025 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
6027 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
6028 library to be linked to the module, either at load time or run time.
6029 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
6030 which is the name of the module:
6032 \c     library  mylib.rdl
6035 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
6037 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
6038 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
6039 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
6040 of current module:
6042 \c     module  mymodname
6044 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
6045 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
6046 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
6048 \c     module  $kernel.core
6051 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6052 rdf extensions to}
6054 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6055 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6056 telling the linker do not strip it from target executable or library
6057 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6058 is a procedure (function) or data object.
6060 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6061 symbol exported:
6063 \c     global  sys_open:export
6065 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6066 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6068 \c     global  sys_open:export proc
6070 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6071 or \i\c{object} to the directive:
6073 \c     global  kernel_ticks:export data
6076 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6077 rdf extensions to}
6079 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6080 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6081 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6082 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6083 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6084 (function) or data object. For example:
6086 \c     library $libc
6087 \c     extern  _open:import
6088 \c     extern  _printf:import proc
6089 \c     extern  _errno:import data
6091 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6092 a hint as to where to find requested symbols.
6095 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6097 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6098 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6099 transactions between the main body of NASM and the output-format
6100 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6101 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6102 of the various requests the main program makes of the output driver,
6103 and in what order they happen.
6105 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6107 \c nasm -f dbg filename.asm
6109 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6110 However, this will not work well on files which were designed for a
6111 different object format, because each object format defines its own
6112 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6113 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6114 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6115 native object format selected:
6117 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6118 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6120 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6121 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6122 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6123 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6124 the final diagnostic output.
6126 This workaround will still typically not work for programs intended
6127 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6128 directives have side effects of defining the segment and group names
6129 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6130 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6131 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6132 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6134 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6135 them all to its output file.
6137 \c{dbg} accepts and logs any \c{%pragma}, but the specific
6138 \c{%pragma}:
6140 \c      %pragma dbg maxdump <size>
6142 where \c{<size>} is either a number or \c{unlimited}, can be used to
6143 control the maximum size for dumping the full contents of a
6144 \c{rawdata} output object.
6147 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6149 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6150 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6151 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6152 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6153 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6156 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6158 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6159 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6160 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6161 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6162 support the \c{.COM} format.
6164 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6165 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
6166 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6167 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6168 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6169 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6170 Yann Guidon for contributing the code for this.
6172 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6173 future releases.
6176 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6178 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6179 by linking \c{.OBJ} files together.
6181 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6182 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6183 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6184 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6185 An LZH archiver can be found at
6186 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6187 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6188 sources) called \i{FREELINK}, available from
6189 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6190 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6191 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6192 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6193 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6195 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6196 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6197 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6198 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6199 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6200 field in the output file header; if more than one defines a start
6201 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6203 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6204 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6205 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6206 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6207 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6208 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6210 \c segment code
6212 \c ..start:
6213 \c         mov     ax,data
6214 \c         mov     ds,ax
6215 \c         mov     ax,stack
6216 \c         mov     ss,ax
6217 \c         mov     sp,stacktop
6219 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6220 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6221 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6222 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6223 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6224 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6225 execute on.
6227 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6228 beginning of this code, which means that will be the entry point
6229 into the resulting executable file.
6231 \c         mov     dx,hello
6232 \c         mov     ah,9
6233 \c         int     0x21
6235 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6236 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6237 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6238 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6240 \c         mov     ax,0x4c00
6241 \c         int     0x21
6243 This terminates the program using another DOS system call.
6245 \c segment data
6247 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6249 The data segment contains the string we want to display.
6251 \c segment stack stack
6252 \c         resb 64
6253 \c stacktop:
6255 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6256 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6257 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6258 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6259 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6260 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6261 type \c{STACK}.
6263 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6264 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6265 world' and then exit.
6268 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6270 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6271 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6272 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6273 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6274 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6275 \c{.EXE} files.
6277 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6278 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6279 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6281 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6282 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6283 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6284 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6285 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6286 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6287 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6288 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6289 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6291 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6292 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6293 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6294 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6295 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6296 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6297 explicitly issue one of your own.
6299 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6300 since this would require a relocation in the header, and things
6301 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6302 base by copying it out of \c{CS} instead.
6304 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6305 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6306 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6307 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6308 \c{EXE_stack 64}.
6310 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6311 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6312 \c{binexe.asm}.
6315 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6317 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6318 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6319 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6320 output format.
6323 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6325 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6326 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6327 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6328 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6329 like
6331 \c         org 100h
6333 \c section .text
6335 \c start:
6336 \c         ; put your code here
6338 \c section .data
6340 \c         ; put data items here
6342 \c section .bss
6344 \c         ; put uninitialized data here
6346 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6347 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6348 you want to and the code will still end up at the front of the file
6349 where it belongs.
6351 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6352 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6353 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6354 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6355 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6356 run.
6358 To assemble the above program, you should use a command line like
6360 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6362 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6363 explicit output file name were specified, so you have to override it
6364 and give the desired file name.
6367 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6369 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6370 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6371 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6372 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6373 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6374 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6375 file.
6377 If you do this, you need to take care of several things:
6379 \b The first object file containing code should start its code
6380 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6381 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6382 segment, so that the linker or converter program does not have to
6383 adjust address references within the file when generating the
6384 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6385 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6386 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6387 in MASM-compatible assemblers.
6389 \b You don't need to define a stack segment.
6391 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6392 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6393 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6394 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6397 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6399 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6400 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6401 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6402 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6403 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6404 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6405 your code segment.
6407 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6408 the various routines inside the driver which do the work. This
6409 structure should be defined at the start of the code segment, even
6410 though it is not actually code.
6412 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6413 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6414 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6415 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6418 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6420 This section covers the basics of writing assembly routines that
6421 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6422 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6423 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6426 \S{16cunder} External Symbol Names
6428 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6429 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6430 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6431 appears in the C program. So, for example, the function a C
6432 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6433 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6434 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6435 not have to worry about name clashes with C symbols.
6437 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6438 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6440 \c %macro  cglobal 1
6442 \c   global  _%1
6443 \c   %define %1 _%1
6445 \c %endmacro
6447 \c %macro  cextern 1
6449 \c   extern  _%1
6450 \c   %define %1 _%1
6452 \c %endmacro
6454 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6455 \c{%rep} construct could solve this.)
6457 If you then declare an external like this:
6459 \c cextern printf
6461 then the macro will expand it as
6463 \c extern  _printf
6464 \c %define printf _printf
6466 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6467 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6469 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6470 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6471 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6473 Also see \k{opt-pfix}.
6475 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6477 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6478 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6479 writing for. This means you have to keep track of the following
6480 things:
6482 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6483 functions are near. This means that function pointers, when stored
6484 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6485 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6486 never changes its value, and always gives the segment part of the
6487 full function address), and that functions are called using ordinary
6488 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6489 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6490 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6491 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6493 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6494 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6495 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6496 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6497 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6498 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6499 \c{CALL FAR} to call external routines.
6501 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6502 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6503 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6504 segment part of the full data item address).
6506 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6507 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6508 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6509 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6510 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6511 pointers you are passed.
6513 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6514 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6515 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6516 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6517 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6519 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6520 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6521 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6522 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6523 and global data items can both be accessed easily without changing
6524 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6525 segments. However, some memory models (though not the standard
6526 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6527 same value to be removed. Be careful about functions' local
6528 variables in this latter case.
6530 In models with a single code segment, the segment is called
6531 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6532 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6533 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6534 called \i\c{_DATA}.
6537 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6539 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6540 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6541 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6542 doing the calling and the function which gets called.
6544 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6545 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6546 argument specified to the function is pushed last).
6548 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6549 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6550 memory model.
6552 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6553 actually necessary, in functions which do not need to access their
6554 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6555 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6556 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6557 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6558 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6559 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6561 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6562 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6563 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6564 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6565 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6566 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6567 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6568 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6569 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6570 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6571 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6572 parameters in reverse order means that the function knows where to
6573 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6574 remaining ones.
6576 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6577 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6578 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6580 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6581 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6582 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6583 compiler) returned in \c{ST0}.
6585 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6586 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6587 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6588 memory model.
6590 \b When the caller regains control from the callee, the function
6591 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6592 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6593 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6594 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6595 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6596 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6597 removing.
6599 It is instructive to compare this calling convention with that for
6600 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6601 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6602 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6603 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6604 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6605 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6606 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6607 which means that a compiler can give better guarantees about
6608 sequence points without performance suffering.
6610 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6611 The following example is for small model:
6613 \c global  _myfunc
6615 \c _myfunc:
6616 \c         push    bp
6617 \c         mov     bp,sp
6618 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6619 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6621 \c         ; some more code
6623 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6624 \c         pop     bp
6625 \c         ret
6627 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6628 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6629 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6630 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6631 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6632 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6634 At the other end of the process, to call a C function from your
6635 assembly code, you would do something like this:
6637 \c extern  _printf
6639 \c       ; and then, further down...
6641 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6642 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6643 \c       call    _printf
6644 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6646 \c       ; then those data items...
6648 \c segment _DATA
6650 \c myint         dw    1234
6651 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6653 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6654 code
6656 \c     int myint = 1234;
6657 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6659 In large model, the function-call code might look more like this. In
6660 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6661 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6662 it first.
6664 \c       push    word [myint]
6665 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6666 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6667 \c       call    far _printf
6668 \c       add    sp,byte 6
6670 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6671 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6672 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6673 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6674 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6675 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6676 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6677 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6678 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6679 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6680 word of parameters.
6683 \S{16cdata} Accessing Data Items
6685 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6686 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6687 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6688 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6689 accessed from assembler as
6691 \c extern _i
6693 \c         mov ax,[_i]
6695 And to declare your own integer variable which C programs can access
6696 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6697 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6699 \c global  _j
6701 \c _j      dw      0
6703 To access a C array, you need to know the size of the components of
6704 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6705 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6706 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6707 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6708 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6709 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6710 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6712 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6713 the base of the structure to the field you are interested in. You
6714 can either do this by converting the C structure definition into a
6715 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6716 one offset and using just that.
6718 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6719 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6720 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6721 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6722 Typically, you might find that a structure like
6724 \c struct {
6725 \c     char c;
6726 \c     int i;
6727 \c } foo;
6729 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6730 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6731 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6732 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6733 out how your own compiler does it.
6736 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6738 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6739 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6740 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6741 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6742 the work involved in keeping track of the calling convention.
6744 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6745 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6747 An example of an assembly function using the macro set is given
6748 here:
6750 \c proc    _nearproc
6752 \c %$i     arg
6753 \c %$j     arg
6754 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6755 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6756 \c         add     ax,[bx]
6758 \c endproc
6760 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6761 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6762 integer. It returns \c{i + *j}.
6764 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6765 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6766 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6767 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6768 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6769 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6770 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6772 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6773 compact-model code) by default. You can have it generate far
6774 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6775 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6776 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6777 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6778 dependency on whether data pointers are far or not.
6780 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6781 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6782 many function parameters will be of type \c{int}.
6784 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6786 \c %define FARCODE
6788 \c proc    _farproc
6790 \c %$i     arg
6791 \c %$j     arg     4
6792 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6793 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6794 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6795 \c         add     ax,[bx]
6797 \c endproc
6799 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6800 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6801 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6804 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6806 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6807 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6809 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6810 not required for Pascal.
6812 \b The memory model is always large: functions are far, data
6813 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6814 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6815 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6816 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6817 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6818 data declared in a Pascal program goes into the default data
6819 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6820 when control is passed to your assembly code. The only things that
6821 do not live in the default data segment are local variables (they
6822 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6823 data \e{pointers}, however, are far.
6825 \b The function calling convention is different - described below.
6827 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6829 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6830 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6831 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6834 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6836 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6837 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6838 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6839 used to denote the function doing the calling and the function which
6840 gets called.
6842 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6843 after another, in normal order (left to right, so that the first
6844 argument specified to the function is pushed first).
6846 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6847 control to the callee.
6849 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6850 actually necessary, in functions which do not need to access their
6851 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6852 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6853 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6854 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6855 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6856 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6858 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6859 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6860 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6861 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6862 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6863 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6864 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6866 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6867 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6868 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6870 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6871 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6872 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6873 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6874 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6875 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6876 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6877 places the returned string value at that location. The pointer is
6878 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6879 \c{RETF} instruction.
6881 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6882 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6883 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6884 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6885 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6886 to be removed from the stack as a side effect of the return
6887 instruction.
6889 \b When the caller regains control from the callee, the function
6890 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6891 do nothing further.
6893 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6894 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6896 \c global  myfunc
6898 \c myfunc: push    bp
6899 \c         mov     bp,sp
6900 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6901 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6902 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6904 \c         ; some more code
6906 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6907 \c         pop     bp
6908 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6910 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6911 assembly code, you would do something like this:
6913 \c extern  SomeFunc
6915 \c        ; and then, further down...
6917 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6918 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6919 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6920 \c        call   far SomeFunc
6922 This is equivalent to the Pascal code
6924 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6925 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6928 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6929 Name Restrictions
6931 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6932 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6933 reading and understanding the various information contained in a
6934 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6935 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6936 restrictions:
6938 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6939 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6941 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6942 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6944 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6945 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6947 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6948 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6951 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6953 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6954 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6955 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6956 definition ensures that functions are far (it implies
6957 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6958 generated with an operand.
6960 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6961 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6962 reverse order. For example:
6964 \c %define PASCAL
6966 \c proc    _pascalproc
6968 \c %$j     arg 4
6969 \c %$i     arg
6970 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6971 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6972 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6973 \c         add     ax,[bx]
6975 \c endproc
6977 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6978 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6979 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6980 and the contents of the pointer. The only difference between this
6981 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6982 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6983 reverse order.
6986 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6988 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6989 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6990 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6991 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6992 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6993 shared libraries.
6995 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6996 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6997 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6998 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6999 address space no matter what segment you work relative to, and that
7000 you should ignore all segment registers completely. When writing
7001 flat-model application code, you never need to use a segment
7002 override or modify any segment register, and the code-section
7003 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
7004 space as the data-section addresses you access your variables by and
7005 the stack-section addresses you access local variables and procedure
7006 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
7007 offset part.
7010 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
7012 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
7013 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
7014 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
7017 \S{32cunder} External Symbol Names
7019 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
7020 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
7021 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7022 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
7023 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
7024 underscore on their assembly-language names.
7026 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
7027 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
7028 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
7029 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
7030 though, the leading underscore should not be used.
7032 See also \k{opt-pfix}.
7034 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
7036 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
7037 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
7038 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
7039 the function doing the calling and the function which gets called.
7041 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7042 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7043 argument specified to the function is pushed last).
7045 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
7046 control to the callee.
7048 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7049 actually necessary, in functions which do not need to access their
7050 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
7051 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
7052 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
7053 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
7054 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
7055 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7057 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7058 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7059 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7060 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7061 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7062 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7063 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7064 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7065 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7066 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7067 and type of the remaining ones.
7069 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7070 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7071 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7073 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7074 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7075 of the value. Floating-point results are typically returned in
7076 \c{ST0}.
7078 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7079 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7080 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7082 \b When the caller regains control from the callee, the function
7083 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7084 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7085 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7086 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7087 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7088 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7089 removing.
7091 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7092 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7093 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7094 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7095 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7096 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7097 still pushed in right-to-left order.
7099 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7101 \c global  _myfunc
7103 \c _myfunc:
7104 \c         push    ebp
7105 \c         mov     ebp,esp
7106 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7107 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7109 \c         ; some more code
7111 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7112 \c         ret
7114 At the other end of the process, to call a C function from your
7115 assembly code, you would do something like this:
7117 \c extern  _printf
7119 \c         ; and then, further down...
7121 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7122 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7123 \c         call    _printf
7124 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7126 \c         ; then those data items...
7128 \c segment _DATA
7130 \c myint       dd   1234
7131 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7133 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7135 \c     int myint = 1234;
7136 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7139 \S{32cdata} Accessing Data Items
7141 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7142 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7143 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7144 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7145 accessed from assembler as
7147 \c           extern _i
7148 \c           mov eax,[_i]
7150 And to declare your own integer variable which C programs can access
7151 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7152 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7154 \c           global _j
7155 \c _j        dd 0
7157 To access a C array, you need to know the size of the components of
7158 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7159 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7160 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7161 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7162 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7163 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7164 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7165 are also 4 bytes long.
7167 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7168 the base of the structure to the field you are interested in. You
7169 can either do this by converting the C structure definition into a
7170 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7171 one offset and using just that.
7173 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7174 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7175 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7176 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7177 Typically, you might find that a structure like
7179 \c struct {
7180 \c     char c;
7181 \c     int i;
7182 \c } foo;
7184 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7185 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7186 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7187 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7188 out how your own compiler does it.
7191 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7193 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7194 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7195 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7196 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7197 the work involved in keeping track of the calling convention.
7199 An example of an assembly function using the macro set is given
7200 here:
7202 \c proc    _proc32
7204 \c %$i     arg
7205 \c %$j     arg
7206 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7207 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7208 \c         add     eax,[ebx]
7210 \c endproc
7212 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7213 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7214 integer. It returns \c{i + *j}.
7216 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7217 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7218 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7219 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7220 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7221 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7222 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7224 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7225 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7226 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7229 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7230 Libraries}
7232 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7233 because it contains support for \i{position-independent code}
7234 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7235 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7236 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7238 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7239 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7240 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7241 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7243 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7244 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7245 of the running process. The contents of the library's code section
7246 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7248 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7249 this:
7251 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7253 Instead, the linker provides an area of memory called the
7254 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7255 constant distance from your library's code, so if you can find out
7256 where your library is loaded (which is typically done using a
7257 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7258 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7259 linker-generated entries in the GOT.
7261 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7262 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7263 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7264 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7265 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7266 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7269 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7271 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7272 external symbol:
7274 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7275 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7277 At the beginning of any function in your shared library which plans
7278 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7279 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7280 in this form:
7282 \c func:   push    ebp
7283 \c         mov     ebp,esp
7284 \c         push    ebx
7285 \c         call    .get_GOT
7286 \c .get_GOT:
7287 \c         pop     ebx
7288 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7290 \c         ; the function body comes here
7292 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7293 \c         mov     esp,ebp
7294 \c         pop     ebp
7295 \c         ret
7297 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7298 second leading underscore.)
7300 The first two lines of this function are simply the standard C
7301 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7302 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7303 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7304 libraries use this register to store the address of the GOT.
7306 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7307 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7308 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7309 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7310 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7311 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7312 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7313 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7314 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7315 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7316 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7317 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7318 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7319 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7320 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7321 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7323 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7324 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7325 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7327 \c %macro  get_GOT 0
7329 \c         call    %%getgot
7330 \c   %%getgot:
7331 \c         pop     ebx
7332 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7334 \c %endmacro
7336 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7338 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7339 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7340 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7341 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7342 way this works is like this:
7344 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7346 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7347 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7348 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7349 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7351 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7352 them, they are shared between code modules in the library, but do
7353 not get exported from the library to the program that loaded it.
7354 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7355 can access them in the same way as local variables, using the above
7356 \c{..gotoff} mechanism.
7358 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7359 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7360 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7363 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7365 If your library needs to get at an external variable (external to
7366 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7367 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7368 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7369 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7370 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7371 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7372 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7373 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7374 you would code
7376 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7378 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7379 linker, when it builds the shared library, collects together every
7380 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7381 has every necessary entry present.
7383 Common variables must also be accessed in this way.
7386 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7388 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7389 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7390 you have to give the size of the data item. This is because the
7391 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7392 entries for any exported functions, and also moves exported data
7393 items away from the library's data section in which they were
7394 declared.
7396 So to export a function to users of the library, you must use
7398 \c global  func:function           ; declare it as a function
7400 \c func:   push    ebp
7402 \c         ; etc.
7404 And to export a data item such as an array, you would have to code
7406 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7408 \c array:  resd    128
7409 \c .end:
7411 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7412 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7413 end up living in the data section of the main program, rather than
7414 in your library's data section, where you declared it. So you will
7415 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7416 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7417 effectively, it has become).
7419 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7420 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7421 sort of code:
7423 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7425 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7426 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7427 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7428 pointing at your data section instead of at the exported global
7429 which resides elsewhere.
7431 Instead of the above code, then, you must write
7433 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7435 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7436 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7437 at that address, rather than just relocating by section base.
7439 Either method will work for functions: referring to one of your
7440 functions by means of
7442 \c funcptr:        dd      my_function
7444 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7446 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
7448 will give the address of the procedure linkage table for the
7449 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7450 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7453 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7455 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7456 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7457 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7458 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7459 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7460 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7461 in the main program can be transparently passed off to their real
7462 destinations.
7464 To call an external routine, you must use another special PIC
7465 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7466 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7467 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7468 ..plt}.
7471 \S{link} Generating the Library File
7473 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7474 you then generate your shared library with a command such as
7476 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7477 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7479 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7480 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7481 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7482 library file name, with a version number, into the library:
7484 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7486 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7487 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7490 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7492 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7493 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7494 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7495 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7496 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7497 one, or jumps between different-size segments.
7500 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7502 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7503 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7504 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7505 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7506 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7507 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7508 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7509 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7511 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7512 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7513 segment, so just coding, for example,
7515 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7517 will not work, since the offset part of the address will be
7518 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7519 one.
7521 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7522 generate the required instruction by coding it manually, using
7523 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7524 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7526 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7528 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7529 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7530 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7531 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7532 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7533 segment to a 32-bit one.
7535 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7536 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7538 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7540 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7541 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7542 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7545 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7546 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7548 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7549 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7550 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7551 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7552 32-bit segment, or vice versa.
7554 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7555 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7556 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7557 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7559 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7560 the address, since any effective address containing a 32-bit
7561 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7563 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7564 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7566 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7567 instruction and a register) if you already know the precise offset
7568 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7569 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7570 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7572 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7573 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7575 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7577 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7578 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7579 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7581 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7583 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7584 which controls the size of the data stored at the address, with the
7585 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7586 address itself. The two can quite easily be different:
7588 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7590 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7591 offset.
7593 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7594 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7596 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7598 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7599 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7600 offset), and calls that address.
7603 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7605 The other way you might want to access data might be using the
7606 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7607 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7608 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7609 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7611 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7612 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7613 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7614 desired address into \c{ESI} and then code
7616 \c         a32     lodsb
7618 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7619 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7620 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7621 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7623 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7624 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7625 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7626 instructions with implicit addressing:
7627 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7628 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7629 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7630 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7631 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7632 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7633 Also, the
7634 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7635 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7636 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7637 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7638 size from the code segment.
7640 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7641 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7642 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7643 give the value of the segment register being manipulated. To force
7644 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7645 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7647 \c         o16 push    ss
7648 \c         o16 push    ds
7650 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7651 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7652 one.
7654 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7655 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7658 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7660 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7661 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7662 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7663 write position-independent code for shared libraries.
7665 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7666 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7667 registers, which still add their bases.
7669 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7670 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7671 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7672 probably desirable to make that the default, using the directive
7673 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7675 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7676 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7677 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7678 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7679 Please see the ABI documentation for your platform.
7681 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7682 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7683 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7684 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7686 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7687 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7688 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7689 set to zero.
7691 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7693 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7694 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
7696 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7697 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7698 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7699 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7701 This is consistent with the AMD documentation and most other
7702 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7703 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7704 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7705 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7706 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7707 can be used for this purpose.
7709 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7711 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7712 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7713 immediates to 32 bits.
7715 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7717 \c      MOV reg64,imm64
7719 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7720 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7721 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7722 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7723 immediate as \c{DWORD}:
7725 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7726 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7727 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7728 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7730 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7732 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7733 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7734 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7735 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7736 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7737 displacement size as \c{QWORD}:
7739 \c      default abs
7741 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7742 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7743 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7745 \c      default rel
7747 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7748 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7749 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7750 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7752 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7753 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7755 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7757 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7759 \W{http://www.nasm.us/links/unix64abi}\c{http://www.nasm.us/links/unix64abi}
7761 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7762 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7764 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7765 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7766 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7767 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7768 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7770 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7772 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7773 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7774 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7775 stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7777 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7779 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7781 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7783 \c      void foo(long a, double b, int c)
7785 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7787 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7789 The Win64 ABI is described at:
7791 \W{http://www.nasm.us/links/win64abi}\c{http://www.nasm.us/links/win64abi}
7793 What follows is a simplified summary.
7795 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7796 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7797 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7798 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7799 use by the function without saving.
7801 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7803 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7804 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7805 return is \c{XMM0} only.
7807 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7809 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7811 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7813 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7815 \C{trouble} Troubleshooting
7817 This chapter describes some of the common problems that users have
7818 been known to encounter with NASM, and answers them.  If you think you
7819 have found a bug in NASM, please see \k{bugs}.
7822 \H{problems} Common Problems
7824 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7826 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7827 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7828 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7829 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7830 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7831 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7832 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7833 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7834 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7837 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7839 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7840 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7841 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7842 longer.
7844 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7845 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7846 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7847 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7848 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7849 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7850 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7851 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7852 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7853 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7854 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7855 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7858 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7860 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7861 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7862 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7863 sector, people who are used to MASM tend to code
7865 \c         ORG 0
7867 \c         ; some boot sector code
7869 \c         ORG 510
7870 \c         DW 0xAA55
7872 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7873 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7874 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7876 \c         ORG 0
7878 \c         ; some boot sector code
7880 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7881 \c         DW 0xAA55
7883 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7884 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7885 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7886 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7887 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7888 find out what's wrong with it.
7891 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7893 The other common problem with the above code is people who write the
7894 \c{TIMES} line as
7896 \c         TIMES 510-$ DB 0
7898 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7899 the difference between them is also a pure number and can happily be
7900 fed to \c{TIMES}.
7902 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7903 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7904 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7905 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7906 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7907 information back to the expression evaluator. So from the
7908 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7909 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7910 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7911 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7913 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7914 line in the form
7916 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7918 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7919 and so their difference is a pure number. This will solve the
7920 problem and generate sensible code.
7922 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7924                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7926 \H{ndisintro} Introduction
7929 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7930 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7931 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7932 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7933 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7935 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7936 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7937 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7938 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7939 disassembles.
7942 \H{ndisrun} Running NDISASM
7944 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7946 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7948 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7949 provided of course that you remember to specify which it is to work
7950 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7951 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7953 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7954 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7955 summary of command line options.
7958 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7960 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7961 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7962 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7963 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7964 this.
7966 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7967 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7968 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7969 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7970 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7972 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7974 \c        ndisasm -o100h filename.com
7976 will do the trick.
7979 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7981 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7982 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7983 will faithfully plough through the data section, producing machine
7984 instructions wherever it can (although most of them will look
7985 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7986 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7987 Then it will reach the code section.
7989 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7990 instruction from part of the data section, and its file position is
7991 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7992 entirely possible that another spurious instruction will get
7993 generated, starting with the final byte of the data section, and
7994 then the correct first instruction in the code section will not be
7995 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7996 ideal.
7998 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7999 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
8000 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8001 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8002 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8003 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8004 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8005 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8006 the instructions in your code section.
8008 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8009 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8010 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8013 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8015 rather than
8017 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8019 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8020 to, just by repeating the \c{-s} option.
8023 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
8024 \I\c{auto-sync}
8026 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8027 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8028 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8029 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8030 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8031 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8032 needed.
8034 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8035 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8036 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8037 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8039 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8040 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8041 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8042 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8043 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8044 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8045 processed, there isn't much it can do about it...)
8047 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8048 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8049 the register contains) or involves a segment address (in which case
8050 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8051 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8053 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8054 points in all the right places, and save you from having to place
8055 any sync points manually. However, it should be stressed that
8056 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8057 you may still have to place some manually.
8059 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8060 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8061 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8062 options.
8064 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8065 fluke, something in your data section should disassemble to a
8066 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8067 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8068 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8069 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8070 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8071 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8072 suppress disassembly of the data area.
8075 \S{ndisother} Other Options
8077 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8078 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8079 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8080 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8082 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8083 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8084 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8085 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8086 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8087 anyway.
8090 \A{inslist} \i{Instruction List}
8092 \H{inslistintro} Introduction
8094 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8095 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8096 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8097  when appropriate, one or more usage flags.
8099 \& inslist.src
8101 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8103 \& changes.src
8105 \A{source} Building NASM from Source
8107 The source code for NASM is available from our website,
8108 \W{http://www.nasm.us/}{http://wwww.nasm.us/}, see \k{website}.
8110 \H{tarball} Building from a Source Archive
8112 The source archives available on the web site should be capable of
8113 building on a number of platforms.  This is the recommended method for
8114 building NASM to support platforms for which executables are not
8115 available.
8117 On a system which has Unix shell (\c{sh}), run:
8119 \c      sh configure
8120 \c      make everything
8122 A number of options can be passed to \c{configure}; see
8123 \c{sh configure --help}.
8125 A set of Makefiles for some other environments are also available;
8126 please see the file \c{Mkfiles/README}.
8128 To build the installer for the Windows platform, you will need the
8129 \i\e{Nullsoft Scriptable Installer}, \i{NSIS}, installed.
8131 To build the documentation, you will need a set of additional tools.
8132 The documentation is not likely to be able to build on non-Unix
8133 systems.
8135 \H{git} Building from the \i\c{git} Repository
8137 The NASM development tree is kept in a source code repository using
8138 the \c{git} distributed source control system.  The link is available
8139 on the website.  This is recommended only to participate in the
8140 development of NASM or to assist with testing the development code.
8142 To build NASM from the \c{git} repository you will need a Perl and, if
8143 building on a Unix system, GNU autoconf.
8145 To build on a Unix system, run:
8147 \c      sh autogen.sh
8149 to create the \c{configure} script and then build as listed above.
8151 \A{contact} Contact Information
8153 \H{website} Website
8155 NASM has a \i{website} at
8156 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}.
8158 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
8159 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
8160 the official web site in source form as well as binaries for a number
8161 of common platforms.
8163 \S{forums} User Forums
8165 Users of NASM may find the Forums on the website useful.  These are,
8166 however, not frequented much by the developers of NASM, so they are
8167 not suitable for reporting bugs.
8169 \S{develcom} Development Community
8171 The development of NASM is coordinated primarily though the
8172 \i\c{nasm-devel} mailing list.  If you wish to participate in
8173 development of NASM, please join this mailing list.  Subscription
8174 links and archives of past posts are available on the website.
8176 \H{bugs} \i{Reporting Bugs}\I{bugs}
8178 To report bugs in NASM, please use the \i{bug tracker} at
8179 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/} (click on "Bug
8180 Tracker"), or if that fails then through one of the contacts in
8181 \k{website}.
8183 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
8184 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
8185 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
8186 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
8187 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
8188 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
8189 there.
8191 If you do report a bug, \e{please} make sure your bug report includes
8192 the following information:
8194 \b What operating system you're running NASM under.  Linux,
8195 FreeBSD, NetBSD, MacOS X, Win16, Win32, Win64, MS-DOS, OS/2, VMS,
8196 whatever.
8198 \b If you compiled your own executable from a source archive, compiled
8199 your own executable from \c{git}, used the standard distribution
8200 binaries from the website, or got an executable from somewhere else
8201 (e.g. a Linux distribution.) If you were using a locally built
8202 executable, try to reproduce the problem using one of the standard
8203 binaries, as this will make it easier for us to reproduce your problem
8204 prior to fixing it.
8206 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
8207 it. Give us the precise command line, and the contents of the
8208 \c{NASMENV} environment variable if any.
8210 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
8211 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
8212 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
8213 got, and the exact linker command line. If the problem involves
8214 linking against object files generated by a compiler, tell us what
8215 compiler, what version, and what command line or options you used.
8216 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
8217 with the command-line version of the compiler.)
8219 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
8220 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
8221 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
8222 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
8223 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
8224 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
8225 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
8226 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
8227 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
8228 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
8229 demonstrate the problem is much easier to work with than a
8230 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
8231 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
8233 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
8234 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
8235 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
8236 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
8237 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
8238 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
8239 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
8240 generating'; `the object file produced from this source code crashes
8241 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
8242 should be 77 instead'.
8244 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
8245 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
8246 generates the same file, or whether the problem is related to
8247 portability issues between our development platforms and yours. We
8248 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
8249 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
8250 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
8251 for us.
8253 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
8254 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
8255 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
8256 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
8257 differently from us.