doc: retroactively document updates to the warning options
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
bloba23612509ef15b2c6c963afd98542f0ac633bb56
1 \#
2 \# Source code to NASM documentation
3 \#
4 \M{category}{Programming}
5 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
6 \M{year}{2008}
7 \M{author}{The NASM Development Team}
8 \M{license}{All rights reserved. This document is redistributable under the license given in the file "COPYING" distributed in the NASM archive.}
9 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
10 \M{infoname}{NASM}
11 \M{infofile}{nasm}
12 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
13 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
14 \IR{-D} \c{-D} option
15 \IR{-E} \c{-E} option
16 \IR{-F} \c{-F} option
17 \IR{-I} \c{-I} option
18 \IR{-M} \c{-M} option
19 \IR{-MD} \c{-MD} option
20 \IR{-MF} \c{-MF} option
21 \IR{-MG} \c{-MG} option
22 \IR{-MP} \c{-MP} option
23 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
24 \IR{-MT} \c{-MT} option
25 \IR{-O} \c{-O} option
26 \IR{-P} \c{-P} option
27 \IR{-U} \c{-U} option
28 \IR{-X} \c{-X} option
29 \IR{-a} \c{-a} option
30 \IR{-d} \c{-d} option
31 \IR{-e} \c{-e} option
32 \IR{-f} \c{-f} option
33 \IR{-g} \c{-g} option
34 \IR{-i} \c{-i} option
35 \IR{-l} \c{-l} option
36 \IR{-o} \c{-o} option
37 \IR{-p} \c{-p} option
38 \IR{-s} \c{-s} option
39 \IR{-u} \c{-u} option
40 \IR{-v} \c{-v} option
41 \IR{-W} \c{-W} option
42 \IR{-w} \c{-w} option
43 \IR{-y} \c{-y} option
44 \IR{-Z} \c{-Z} option
45 \IR{!=} \c{!=} operator
46 \IR{$, here} \c{$}, Here token
47 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
48 \IR{$$} \c{$$} token
49 \IR{%} \c{%} operator
50 \IR{%%} \c{%%} operator
51 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
52 \IA{%-1}{%+1}
53 \IR{%0} \c{%0} parameter count
54 \IR{&} \c{&} operator
55 \IR{&&} \c{&&} operator
56 \IR{*} \c{*} operator
57 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
58 \IR{/} \c{/} operator
59 \IR{//} \c{//} operator
60 \IR{<} \c{<} operator
61 \IR{<<} \c{<<} operator
62 \IR{<=} \c{<=} operator
63 \IR{<>} \c{<>} operator
64 \IR{=} \c{=} operator
65 \IR{==} \c{==} operator
66 \IR{>} \c{>} operator
67 \IR{>=} \c{>=} operator
68 \IR{>>} \c{>>} operator
69 \IR{?} \c{?} MASM syntax
70 \IR{^} \c{^} operator
71 \IR{^^} \c{^^} operator
72 \IR{|} \c{|} operator
73 \IR{||} \c{||} operator
74 \IR{~} \c{~} operator
75 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
76 \IA{%$$}{%$}
77 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
78 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
79 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
80 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
81 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
82 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
83 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
84 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
85 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
86 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
87 variables
88 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
89 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
90 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
91 \IR{autoconf} Autoconf
92 \IR{bin} bin
93 \IR{bitwise and} bitwise AND
94 \IR{bitwise or} bitwise OR
95 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
96 \IR{block ifs} block IFs
97 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
98 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
99 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
100 \IR{bsd} BSD
101 \IR{c calling convention} C calling convention
102 \IR{c symbol names} C symbol names
103 \IA{critical expressions}{critical expression}
104 \IA{command line}{command-line}
105 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
106 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
107 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
108 \IA{character constants}{character constant}
109 \IR{common object file format} Common Object File Format
110 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
111 in \c{elf}
112 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
113 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
114 \IR{declaring structure} declaring structures
115 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
116 \IR{devpac} DevPac
117 \IR{djgpp} DJGPP
118 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
119 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
120 \IR{dos} DOS
121 \IR{dos archive} DOS archive
122 \IR{dos source archive} DOS source archive
123 \IA{effective address}{effective addresses}
124 \IA{effective-address}{effective addresses}
125 \IR{elf} ELF
126 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
127 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
128 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
129 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
130 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
131 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
132 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
133 \IR{freebsd} FreeBSD
134 \IR{freelink} FreeLink
135 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
136 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
137 convention
138 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
139 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
140 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
141 \IR{got} GOT
142 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
143 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
144 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
145 \IR{intel number formats} Intel number formats
146 \IR{linux, elf} Linux, ELF
147 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
148 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
149 \IR{logical and} logical AND
150 \IR{logical or} logical OR
151 \IR{logical xor} logical XOR
152 \IR{masm} MASM
153 \IA{memory reference}{memory references}
154 \IR{minix} Minix
155 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
156 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
157 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
158 \IR{mmx registers} MMX registers
159 \IA{modr/m}{modr/m byte}
160 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
161 \IR{ms-dos} MS-DOS
162 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
163 \IR{multipush} \c{multipush} macro
164 \IR{nan} NaN
165 \IR{nasm version} NASM version
166 \IR{netbsd} NetBSD
167 \IR{omf} OMF
168 \IR{openbsd} OpenBSD
169 \IR{operating system} operating system
170 \IR{os/2} OS/2
171 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
172 \IR{passes} passes, assembly
173 \IR{perl} Perl
174 \IR{pic} PIC
175 \IR{pharlap} PharLap
176 \IR{plt} PLT
177 \IR{plt} \c{PLT} relocations
178 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
179 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
180 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
181 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
182 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
183 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
184 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
185 Object File Format
186 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
187 \IA{repeating}{repeating code}
188 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
189 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
190 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
191 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
192 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
193 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
194 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
195 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
196 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
197 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
198 \IR{shift command} \c{shift} command
199 \IA{sib}{sib byte}
200 \IR{sib byte} SIB byte
201 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
202 \IR{solaris x86} Solaris x86
203 \IA{standard section names}{standardized section names}
204 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
205 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
206 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
207 \IR{tlink} \c{TLINK}
208 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
209 \IR{unicode} Unicode
210 \IR{unix} Unix
211 \IR{utf-8} UTF-8
212 \IR{utf-16} UTF-16
213 \IR{utf-32} UTF-32
214 \IA{sco unix}{unix, sco}
215 \IR{unix, sco} Unix, SCO
216 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
217 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
218 \IA{unix system v}{unix, system v}
219 \IR{unix, system v} Unix, System V
220 \IR{unixware} UnixWare
221 \IR{val} VAL
222 \IR{version number of nasm} version number of NASM
223 \IR{visual c++} Visual C++
224 \IR{www page} WWW page
225 \IR{win32} Win32
226 \IR{win32} Win64
227 \IR{windows} Windows
228 \IR{windows 95} Windows 95
229 \IR{windows nt} Windows NT
230 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
231 \# \IC{program entry point}{start point, program}
232 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
233 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
234 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
237 \C{intro} Introduction
239 \H{whatsnasm} What Is NASM?
241 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
242 for portability and modularity. It supports a range of object file
243 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
244 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
245 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
246 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
247 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
248 strong support for macros.
251 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
253 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
254 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
255 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
256 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
258 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
259 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
261 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
262 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
263 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
264 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
265 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
266 it (properly.)
268 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
269 doesn't seem to have much (or any) documentation.
271 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
272 DOS.
274 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
275 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
276 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
277 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
278 It's expensive too. And it's DOS-only.
280 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
281 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
282 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
283 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
284 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
285 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
286 Again.
289 \S{legal} License Conditions
291 Please see the file \c{COPYING}, supplied as part of any NASM
292 distribution archive, for the \i{license} conditions under which you
293 may use NASM.  NASM is now under the so-called GNU Lesser General
294 Public License, LGPL.
297 \H{contact} Contact Information
299 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
300 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
301 (see below for the link).
302 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
304 NASM has a \i{WWW page} at
305 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}. If it's
306 not there, google for us!
309 The original authors are \i{e\-mail}able as
310 \W{mailto:jules@dsf.org.uk}\c{jules@dsf.org.uk} and
311 \W{mailto:anakin@pobox.com}\c{anakin@pobox.com}.
312 The latter is no longer involved in the development team.
314 \i{New releases} of NASM are uploaded to the official sites
315 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}
316 and to
317 \W{ftp://ftp.kernel.org/pub/software/devel/nasm/}\i\c{ftp.kernel.org}
319 \W{ftp://ibiblio.org/pub/Linux/devel/lang/assemblers/}\i\c{ibiblio.org}.
321 Announcements are posted to
322 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
323 \W{news:alt.lang.asm}\i\c{alt.lang.asm} and
324 \W{news:comp.os.linux.announce}\i\c{comp.os.linux.announce}
326 If you want information about NASM beta releases, and the current
327 development status, please subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list
328 by registering at
329 \W{http://sourceforge.net/projects/nasm}\c{http://sourceforge.net/projects/nasm}.
332 \H{install} Installation
334 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
336 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
337 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
338 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
339 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
341 The archive will contain a set of executable files: the NASM
342 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
343 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
344 RDOFF file format.
346 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
347 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
348 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
349 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
350 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
351 under other versions of Windows as well.)
353 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
354 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
355 so you can delete it if you need to save space; however, you may
356 want to keep the documentation or test programs.
358 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
359 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
360 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
361 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
362 the source archive.
364 Note that a number of files are generated from other files by Perl
365 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
366 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
367 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
368 documentation. It is possible future source distributions may not
369 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
370 platforms, including DOS and Windows, are available from
371 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
374 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
376 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
377 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
378 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
379 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
380 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
382 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
383 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
384 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
385 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
386 accordingly.
388 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
389 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
390 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
391 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
392 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
393 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
394 install the programs yourself.
396 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
397 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
398 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
399 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
402 \C{running} Running NASM
404 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
406 To assemble a file, you issue a command of the form
408 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
410 For example,
412 \c nasm -f elf myfile.asm
414 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
416 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
418 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
420 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
421 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
422 to give a listing file name, for example:
424 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
426 To get further usage instructions from NASM, try typing
428 \c nasm -h
430 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
431 are.
433 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
434 or \c{ELF}, type
436 \c file nasm
438 (in the directory in which you put the NASM binary when you
439 installed it). If it says something like
441 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
443 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
444 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
446 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
448 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
449 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
450 and are rare these days.)
452 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
453 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
454 messages.
457 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
459 NASM will normally choose the name of your output file for you;
460 precisely how it does this is dependent on the object file format.
461 For Microsoft object file formats (\i\c{obj} and \i\c{win32}), it
462 will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
463 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
464 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\i\c{aout},
465 \i\c{coff}, \i\c{elf}, \i\c{macho} and \i\c{as86}) it will substitute \c{.o}. For
466 \i\c{rdf}, it will use \c{.rdf}, and for the \i\c{bin} format it
467 will simply remove the extension, so that \c{myfile.asm} produces
468 the output file \c{myfile}.
470 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
471 has the same name as the input file, in which case it will give a
472 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
474 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
475 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
476 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
477 with the name you wish for the output file, either with or without
478 an intervening space. For example:
480 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
481 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
483 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
484 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
487 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
489 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
490 output file format for you itself. In the distribution versions of
491 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
492 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
493 choose what you want the default to be.
495 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
496 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
498 A complete list of the available output file formats can be given by
499 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
502 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
504 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
505 optional space) by a file name, NASM will generate a
506 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
507 code are listed on the left, and the actual source code, with
508 expansions of multi-line macros (except those which specifically
509 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
510 right. For example:
512 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
514 If a list file is selected, you may turn off listing for a 
515 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
516 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user 
517 form" (without the brackets). This can be used to list only 
518 sections of interest, avoiding excessively long listings.
521 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
523 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
524 This can be redirected to a file for further processing. For example:
526 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
529 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
531 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
532 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
533 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
534 dependency list without a prefix.
537 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
539 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
540 output to a file, rather than to stdout.  For example:
542 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
545 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
547 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
548 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
549 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
550 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
551 updated dependencies with every assembly session.  For example:
553 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
556 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
558 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
559 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
560 specified by the \c{-o} option.
563 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
565 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
566 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
567 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
568 quotable in Make.
571 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
573 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
574 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
575 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
576 file has been removed.
579 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
581 This option is used to select the format of the debug information
582 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
583 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
584 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
585 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
586 if \c{-F} is specified.
588 A complete list of the available debug file formats for an output
589 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
590 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
592 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which 
593 is not built into NASM by default. For information on how
594 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
597 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
599 This option can be used to generate debugging information in the specified
600 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting 
601 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
602 If no debug information is currently implemented in the selected output 
603 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
606 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
608 This option can be used to select an error reporting format for any 
609 error messages that might be produced by NASM.
611 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
612 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is 
613 the default and looks like this:
615 \c filename.asm:65: error: specific error message 
617 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
618 error was detected, \c{65} is the source file line number on which 
619 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
620 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
621 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
623 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
624 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
626 \c filename.asm(65) : error: specific error message
628 where the only difference is that the line number is in parentheses
629 instead of being delimited by colons.  
631 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
633 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
635 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
636 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
637 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
638 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
639 example) you want to load them into an editor.
641 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
642 which causes errors to be sent to the specified files rather than
643 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
644 the errors into a file by typing
646 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
648 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
649 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
650 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
652 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
654 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
655 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
656 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
657 program, you can type:
659 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
661 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
664 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
666 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
667 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
668 search for the given file not only in the current directory, but also
669 in any directories specified on the command line by the use of the
670 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
671 library}, for example, by typing
673 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
675 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
676 optional).
678 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
679 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
680 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
681 prepended exactly as written to the name of the include file.
682 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
683 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
685 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
686 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
687 to search for the file \c{foobar.i}...)
689 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
690 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
691 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
692 \k{nasmenv}).
694 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
695 be specified as \c{-I}.
698 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
700 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
701 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
702 option. So running
704 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
706 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
707 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
709 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
710 option can also be specified as \c{-P}.
713 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
715 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
716 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
717 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
718 could code
720 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
722 as an alternative to placing the directive
724 \c %define FOO 100
726 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
727 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
728 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
729 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
730 \c{-dDEBUG}.
732 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
733 be specified as \c{-D}.
736 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
738 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
739 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
740 option specified earlier on the command lines.
742 For example, the following command line:
744 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
746 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
747 program. This is useful to override options specified at a different
748 point in a Makefile.
750 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
751 be specified as \c{-U}.
754 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
756 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
757 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
758 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
759 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
760 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
761 if the \c{-o} option is also used).
763 This option cannot be applied to programs which require the
764 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
765 which depend on the values of symbols: so code such as
767 \c %assign tablesize ($-tablestart)
769 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
771 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
772 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
773 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
775 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
777 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
778 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
779 completely and assume the compiler has already done it, to save time
780 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
781 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
782 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
785 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
787 NASM defaults to not optimizing operands which can fit into a signed byte.
788 This means that if you want the shortest possible object code,
789 you have to enable optimization.
791 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
792 levels of optimization.  The syntax is:
794 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
795         if a short form is not specified, except conditional jumps.
796         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
798 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
799         which will fit in a signed byte are optimized,
800         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
801         to the long form unless otherwise specified.
803 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
804         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
805         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
806         has been used (see \k{strict}).  For compatability with earlier
807         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
808         one. This number has no effect on the actual number of passes.
810 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses.
812 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
813 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
816 \S{opt-t} The \i\c{-t} option: Enable TASM Compatibility Mode
818 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
819 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
821 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
823 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
824 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
825 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
826 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
827 Note that you lose the ability to override the default address type for
828 the instruction.
830 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
831 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
832 \c{include}, \c{local})
834 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
836 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
837 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
838 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
839 conditions are reported like errors, but come up with the word
840 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
841 generating an output file and returning a success status to the
842 operating system.
844 Some conditions are even less severe than that: they are only
845 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
846 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
847 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
848 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
849 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
850 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
852 The \i{suppressible warning} classes are:
854 \b \i\c{error} decides if warnings should be treated as errors.
855 It is disabled by default.
857 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
858 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
859 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
860 you might want to disable it.
862 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This 
863 warning class is disabled by default.
865 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
866 parameters than optional parameters. This warning class
867 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
869 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
870 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
871 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
872 see \k{syntax} for more information.
874 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
875 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
877 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations 
878 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this. 
879 This warning class is disabled by default.
881 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
882 Enabled by default.
884 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
885 Disabled by default.
887 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
888 Disabled by default.
890 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
891 Enabled by default.
893 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
894 Enabled by default.
896 \b \i\c{error} causes warnings to be treated as errors.  Disabled by
897 default.
899 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes (not
900 including \c{error}).  Thus, \c{-w+all} enables all available warnings.
902 In addition, you can set warning classes across sections.
903 Warning classes may be enabled with \i\c{[warning +warning-name]},
904 disabled with \i\c{[warning -warning-name]} or reset to their
905 original value with \i\c{[warning *warning-name]}. No "user form"
906 (without the brackets) exists.
908 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
909 \c{-Wwarning} and \c{-Wno-warning} instead of \c{-w+warning} and
910 \c{-w-warning}, respectively.
913 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
915 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
916 and the date on which it was compiled.
918 You will need the version number if you report a bug.
920 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
922 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available 
923 debug info formats for the given output format. The default format 
924 is indicated by an asterisk. For example:
926 \c nasm -f elf -y
928 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
929 \c   ('*' denotes default):
930 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
931 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
934 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
936 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append 
937 (respectively) the given argument to all \c{global} or
938 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the 
939 underscore to all global and external variables, as C sometimes 
940 (but not always) likes it.
943 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
945 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
946 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
947 processed before the real command line. You can use this to define
948 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
949 options in the \c{NASMENV} variable.
951 The value of the variable is split up at white space, so that the
952 value \c{-s -ic:\\nasmlib} will be treated as two separate options.
953 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
954 what you might want, because it will be split at the space and the
955 NASM command-line processing will get confused by the two
956 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
958 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
959 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
960 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
961 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
962 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib} is equivalent to setting it to \c{-s
963 -ic:\\nasmlib}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
965 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
966 changed with version 0.98.31.
969 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
971 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
972 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
973 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
974 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
975 skipping this section.
978 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
980 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
981 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
982 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
983 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
984 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
985 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
986 will distinguish between labels differing only in case.
989 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
991 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
992 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
993 practical, for the user to look at a single line of NASM code
994 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
995 if you declare, for example,
997 \c foo     equ     1
998 \c bar     dw      2
1000 then the two lines of code
1002 \c         mov     ax,foo
1003 \c         mov     ax,bar
1005 generate completely different opcodes, despite having
1006 identical-looking syntaxes.
1008 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1009 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1010 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1011 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1012 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1013 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1014 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1015 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1017 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1018 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1019 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1020 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1021 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1022 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1024 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1025 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1026 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1027 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1028 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1029 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1030 \e{everything} is a label.
1032 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1033 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1034 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1035 portion outside square brackets and another portion inside. The
1036 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1037 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1040 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1042 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1043 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1044 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1045 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1046 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1047 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1048 \c{mov word [var],2}.
1050 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1051 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1052 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1053 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1054 the strings being manipulated.
1057 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1059 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1060 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1061 choose to put in your segment registers, and will never
1062 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1065 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1067 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1068 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1069 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1070 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1071 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1072 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1073 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1074 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1075 track of which external variable definitions are far and which are
1076 near.
1079 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1081 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1082 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1083 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1084 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1086 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1087 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1088 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1089 on a misunderstanding by the authors.
1092 \S{qsother} Other Differences
1094 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1095 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1097 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1098 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1099 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1100 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1101 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1102 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1103 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1105 In addition to all of this, macros and directives work completely
1106 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1107 details.
1110 \C{lang} The NASM Language
1112 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1114 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1115 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1116 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1118 \c label:    instruction operands        ; comment
1120 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1121 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1122 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1123 presence and nature of the instruction field.
1125 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1126 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1127 backslash-ended line.
1129 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1130 have white space before them, or instructions may have no space
1131 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1132 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1133 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1134 valid source line which does nothing but define a label. Running
1135 NASM with the command-line option
1136 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1137 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1139 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1140 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1141 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1142 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1143 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1144 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1145 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1146 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1147 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of 
1148 an identifier is 4095 characters.
1150 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1151 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1152 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1153 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1154 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1155 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1156 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1157 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1158 override}segment register as an instruction prefix: coding
1159 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1160 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1161 syntactic features of the language, but for instructions such as
1162 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1163 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1164 \c{es lodsb}.
1166 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1167 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1168 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1170 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1171 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1173 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1174 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1175 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1176 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1177 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1178 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1180 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1181 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1182 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1183 \# Details of
1184 \# all forms of each supported instruction are given in
1185 \# \k{iref}.
1186 For example, you can code:
1188 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1189 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1191 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1192 \c         fadd    to st1          ; so does this
1194 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1195 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1196 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1199 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1201 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1202 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1203 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1204 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1205 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1206 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1207 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1208 prefix.
1211 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1213 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1214 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1215 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1216 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1218 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1219 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1220 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1221 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1222 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1223 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1224 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1225 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1226 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1227 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1228 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1229 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1230 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1232 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1235 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1237 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1238 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1239 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1240 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1241 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1242 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1243 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1244 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1245 expression}: see \k{crit}.
1247 For example:
1249 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1250 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1251 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1252 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1254 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1256 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1257 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1258 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1259 directly into a game executable file. It can be called in one of
1260 these three ways:
1262 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1263 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1264 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1265 \c                                    ; actually include at most 512
1267 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1268 macro version searches for the file in the include file search path
1269 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1270 overridden if desired.
1273 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1275 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1276 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1277 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1278 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1279 example,
1281 \c message         db      'hello, world'
1282 \c msglen          equ     $-message
1284 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1285 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1286 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1287 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1288 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1289 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1292 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1294 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1295 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1296 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1297 code
1299 \c zerobuf:        times 64 db 0
1301 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1302 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1303 \e{expression}, so you can do things like
1305 \c buffer: db      'hello, world'
1306 \c         times 64-$+buffer db ' '
1308 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1309 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1310 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1312 \c         times 100 movsb
1314 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1315 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1316 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1318 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1320 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1321 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1322 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1323 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1324 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1327 \H{effaddr} Effective Addresses
1329 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1330 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1331 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1332 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1333 example:
1335 \c wordvar dw      123
1336 \c         mov     ax,[wordvar]
1337 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1338 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1340 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1341 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1343 More complicated effective addresses, such as those involving more
1344 than one register, work in exactly the same way:
1346 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1347 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1349 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1350 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1351 all right:
1353 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1354 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1356 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1357 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1358 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1359 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1360 generate the latter on the grounds that the former requires four
1361 bytes to store a zero offset.
1363 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1364 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1365 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1366 default segment registers.
1368 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1369 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1370 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1371 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1372 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1373 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1374 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1375 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1376 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1377 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1378 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1380 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1381 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1382 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1383 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1384 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1385 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1386 the offset to be lost.
1388 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1389 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1390 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1391 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1392 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1393 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1395 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1396 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1397 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1398 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1401 \H{const} \i{Constants}
1403 NASM understands four different types of constant: numeric,
1404 character, string and floating-point.
1407 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1409 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1410 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1411 suffix \c{H}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} for \i{hex}, \i{octal} and \i{binary},
1412 or you can prefix \c{0x} for hex in the style of C, or you can
1413 prefix \c{$} for hex in the style of Borland Pascal. Note, though,
1414 that the \I{$, prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on
1415 identifiers (see \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$}
1416 sign must have a digit after the \c{$} rather than a letter.
1418 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1419 up long strings.
1421 Some examples:
1423 \c         mov     ax,100          ; decimal
1424 \c         mov     ax,0a2h         ; hex
1425 \c         mov     ax,$0a2         ; hex again: the 0 is required
1426 \c         mov     ax,0xa2         ; hex yet again
1427 \c         mov     ax,777q         ; octal
1428 \c         mov     ax,777o         ; octal again
1429 \c         mov     ax,10010011b    ; binary
1430 \c         mov     ax,1001_0011b   ; same binary constant
1433 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1435 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1436 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1437 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1438 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1439 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1440 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1441 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1444 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1446 \c       \'          single quote (')
1447 \c       \"          double quote (")
1448 \c       \`          backquote (`)
1449 \c       \\\          backslash (\)
1450 \c       \?          question mark (?)
1451 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1452 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1453 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1454 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1455 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1456 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1457 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1458 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1459 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1460 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1461 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1462 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1464 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1465 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1466 sequence.
1468 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1469 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1471 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1472 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1473 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1476 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1478 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1479 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1481 A character constant with more than one byte will be arranged
1482 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1484 \c           mov eax,'abcd'
1486 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1487 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1488 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1489 the sense of character constants understood by the Pentium's
1490 \i\c{CPUID} instruction.
1493 \S{strconst} \i{String Constants}
1495 String constants are character strings used in the context of some
1496 pseudo-instructions, namely the
1497 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1498 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1499 certain preprocessor directives.
1501 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1502 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1503 for the conditions. So the following are equivalent:
1505 \c       db    'hello'               ; string constant
1506 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1508 And the following are also equivalent:
1510 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1511 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1512 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1514 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1515 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1516 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1517 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1518 or four-character constants are treated as strings when they are
1519 operands to \c{DW}, and so forth.
1521 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1523 The special operators \i\c{__utf16__} and \i\c{__utf32__} allows
1524 definition of Unicode strings.  They take a string in UTF-8 format and
1525 converts it to (littleendian) UTF-16 or UTF-32, respectively.
1527 For example:
1529 \c %define u(x) __utf16__(x)
1530 \c %define w(x) __utf32__(x)
1532 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1533 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1535 \c{__utf16__} and \c{__utf32__} can be applied either to strings
1536 passed to the \c{DB} family instructions, or to character constants in
1537 an expression context.  
1539 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1541 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1542 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1543 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1544 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1545 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1546 \i\c{__float128h__}.
1548 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1549 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1550 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1551 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1552 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.  NASM also
1553 support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x}, hexadecimal
1554 digits, period, optionally more hexadeximal digits, then optionally a
1555 \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent in decimal
1556 notation.
1558 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1559 floating-point constants as well.
1561 Some examples:
1563 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1564 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1565 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1566 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1567 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1568 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1569 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1570 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1571 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1572 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1573 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1575 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1576 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1577 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1578 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1579 called a "\i{minifloat}."
1581 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1582 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1583 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1584 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1585 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1586 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1587 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1588 floating-point number, respectively.
1590 For example:
1592 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1594 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1595 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1597 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1599 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1600 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1601 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1602 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1603 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1604 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1605 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1606 of floating-point routines, which would significantly increase the
1607 size of the assembler for very little benefit.
1609 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1610 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1611 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1612 respectively.  These are normally used as macros:
1614 \c %define Inf __Infinity__
1615 \c %define NaN __QNaN__
1617 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1619 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1621 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1622 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1623 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1625 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1626 digits.
1628 For example:
1630 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1631 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1632 \c       dt +0p33
1633 \c       dt 33p
1636 \H{expr} \i{Expressions}
1638 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1639 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1640 appropriate size.
1642 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1643 calculations to involve the current assembly position: the
1644 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1645 position at the beginning of the line containing the expression; so
1646 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1647 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1648 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1650 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1651 increasing order of \i{precedence}.
1654 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1656 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1657 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1658 arithmetic operator supported by NASM.
1661 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1663 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1666 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1668 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1671 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1673 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1674 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1675 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1676 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1677 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1680 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1681 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1683 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1684 subtraction.
1687 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1688 \i{Multiplication} and \i{Division}
1690 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1691 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1692 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1693 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1694 \i{signed modulo} operators respectively.
1696 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1697 operation of the signed modulo operator.
1699 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1700 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1701 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1704 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1705 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1707 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1708 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1709 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1710 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1711 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1712 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1715 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1717 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1718 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1719 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1720 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1722 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1723 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1724 the symbol makes sense. So the code
1726 \c         mov     ax,seg symbol
1727 \c         mov     es,ax
1728 \c         mov     bx,symbol
1730 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1732 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1733 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1734 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1735 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1736 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1738 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1739 \c         mov     es,ax
1740 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1742 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1743 pointer to the symbol \c{symbol}.
1745 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1746 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1747 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1748 could code either of
1750 \c         call    (seg procedure):procedure
1751 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1753 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1754 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1755 practice.)
1757 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1758 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1759 to \c{CALL} in these examples.
1761 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1762 must code
1764 \c         dw      symbol, seg symbol
1766 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1767 invent one using the macro processor.
1770 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1772 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1773 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1774 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD} or \c{YWORD}), but will
1775 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1776 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1777 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1778 in \c{BITS 16} mode,
1780 \c         push dword 33
1782 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1784 \c         push strict dword 33
1786 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1787 21 00 00 00}.
1789 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1790 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1793 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1795 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1796 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1797 called \e{Critical Expressions}.
1799 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1800 code and data, so that the second pass, when generating all the
1801 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1802 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1803 symbol declared after the code in question. For example,
1805 \c         times (label-$) db 0
1806 \c label:  db      'Where am I?'
1808 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1809 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1810 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1811 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1812 code
1814 \c         times (label-$+1) db 0
1815 \c label:  db      'NOW where am I?'
1817 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1818 wrong!
1820 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1821 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1822 value is required to be computable in the first pass, and which must
1823 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1824 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1826 \H{locallab} \i{Local Labels}
1828 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1829 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1830 label, which means that it is associated with the previous non-local
1831 label. So, for example:
1833 \c label1  ; some code
1835 \c .loop
1836 \c         ; some more code
1838 \c         jne     .loop
1839 \c         ret
1841 \c label2  ; some code
1843 \c .loop
1844 \c         ; some more code
1846 \c         jne     .loop
1847 \c         ret
1849 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1850 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1851 are kept separate by virtue of each being associated with the
1852 previous non-local label.
1854 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1855 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1856 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1857 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1858 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1859 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1860 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1861 to, you could write
1863 \c label3  ; some more code
1864 \c         ; and some more
1866 \c         jmp label1.loop
1868 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1869 define a label which can be referenced from anywhere but which
1870 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1871 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1872 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1873 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1874 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1875 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1876 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1877 to the local label mechanism. So you could code
1879 \c label1:                         ; a non-local label
1880 \c .local:                         ; this is really label1.local
1881 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1882 \c label2:                         ; another non-local label
1883 \c .local:                         ; this is really label2.local
1885 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1887 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1888 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1889 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}).
1892 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1894 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1895 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1896 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1897 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1898 sign.
1900 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1901 character into a single line.  Thus:
1903 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1904 \c         THIS_VALUE
1906 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1907 sequence.
1909 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1911 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1913 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1914 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1915 things like
1917 \c %define ctrl    0x1F &
1918 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1920 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1922 which will expand to
1924 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1926 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1927 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1928 not at definition time. Thus the code
1930 \c %define a(x)    1+b(x)
1931 \c %define b(x)    2*x
1933 \c         mov     ax,a(8)
1935 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1936 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1938 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1939 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1940 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1941 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1942 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1943 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1944 \c{bar}.
1946 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1947 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
1948 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
1949 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
1950 Hence, if you code
1952 \c %define a(x)    1+a(x)
1954 \c         mov     ax,a(3)
1956 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
1957 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
1958 for an example of its use.
1960 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
1961 macros: if you write
1963 \c %define foo(x)   1+x
1964 \c %define foo(x,y) 1+x*y
1966 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
1967 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
1968 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
1969 you define
1971 \c %define foo bar
1973 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
1974 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
1975 \e{with} parameters, and vice versa.
1977 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
1978 perfectly well define a macro with
1980 \c %define foo bar
1982 and then re-define it later in the same source file with
1984 \c %define foo baz
1986 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
1987 according to the most recent definition. This is particularly useful
1988 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
1990 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
1991 the NASM command line: see \k{opt-d}.
1994 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
1996 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
1997 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
1998 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
1999 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2000 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2002 Suppose you have the following code:
2004 \c %define  isTrue  1
2005 \c %define  isFalse isTrue
2006 \c %define  isTrue  0
2008 \c val1:    db      isFalse
2010 \c %define  isTrue  1
2012 \c val2:    db      isFalse
2014 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2015 This is because, when a single-line macro is defined using
2016 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2017 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2018 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2019 time it is 1.
2021 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2022 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2023 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2025 \c %xdefine isTrue  1
2026 \c %xdefine isFalse isTrue
2027 \c %xdefine isTrue  0
2029 \c val1:    db      isFalse
2031 \c %xdefine isTrue  1
2033 \c val2:    db      isFalse
2035 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2036 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2037 the time that \c{isFalse} was defined.
2040 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2042 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2043 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2044 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2045 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2047 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value 
2049 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2050 select between them.  Similarly, the two statements:
2052 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2053 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2055 have, in fact, exactly the same effect.
2058 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2060 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2061 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2062 several similar macros that perform similar functions.
2064 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2065 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2067 As an example, consider the following:
2069 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2071 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2072 \c         .COM1addr       RESW    1
2073 \c         .COM2addr       RESW    1
2074 \c         ; ..and so on
2075 \c endstruc
2077 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2078 we can end up with:
2080 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2081 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2083 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2084 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2086 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2088 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2090 Now the above code can be written as:
2092 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2093 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2095 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2096 in turn, reduce typing errors).
2099 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2101 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2102 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2103 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2104 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2105 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2106 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2108 For example:
2110 \c %idefine Foo mov %?,%??
2112 \c         foo
2113 \c         FOO
2115 will expand to:
2117 \c         mov foo,Foo
2118 \c         mov FOO,Foo
2120 The sequence:
2122 \c %idefine keyword $%?
2124 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2125 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2127 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2130 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2132 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2133 example, the following sequence:
2135 \c %define foo bar
2136 \c %undef  foo
2138 \c         mov     eax, foo
2140 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2141 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2143 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2144 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2145 \k{opt-u}.
2148 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2150 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2151 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2152 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2153 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2155 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2156 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2157 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2158 \c{%assign} directive is processed.
2160 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2161 later, so you can do things like
2163 \c %assign i i+1
2165 to increment the numeric value of a macro.
2167 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2168 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2169 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2171 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2172 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2173 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2174 involving a register).
2177 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2179 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2180 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2181 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2182 before definition.
2184 For example:
2186 \c %defstr test TEST
2188 is equivalent to
2190 \c %define test 'TEST'
2192 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2193 \k{getenv}):
2195 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2198 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2200 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2201 supports two simple string handling macro operators from which
2202 more complex operations can be constructed.
2204 All the string operators define or redefine a value (either a string
2205 or a numeric value) to a single-line macro.
2207 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2209 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2210 a single-line macro.  In doing so, it may change the type of quotes
2211 and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings in order to
2212 make sure the string is still a valid quoted string.
2214 For example:
2216 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2218 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2219 Similarly:
2221 \c %strcat beta '"', "'"
2223 ... would assign the value \c{`"'`} to \c{beta}.
2225 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2228 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2230 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2231 For example:
2233 \c %strlen charcnt 'my string'
2235 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2236 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2237 was a literal string but it could also have been a single-line
2238 macro that expands to a string, as in the following example:
2240 \c %define sometext 'my string'
2241 \c %strlen charcnt sometext
2243 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2244 assigned the value of 9.
2247 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2249 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2250 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2251 than the description:
2253 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2254 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2255 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2256 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2257 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2258 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2260 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2261 single-line macro to be created and the second is the string. The
2262 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2263 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2264 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2265 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2266 values out of range result in an empty string.  A negative length
2267 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2268 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2271 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2273 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2274 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2275 this.
2277 \c %macro  prologue 1
2279 \c         push    ebp
2280 \c         mov     ebp,esp
2281 \c         sub     esp,%1
2283 \c %endmacro
2285 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2286 invoke the macro with a call such as
2288 \c myfunc:   prologue 12
2290 which would expand to the three lines of code
2292 \c myfunc: push    ebp
2293 \c         mov     ebp,esp
2294 \c         sub     esp,12
2296 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2297 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2298 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2299 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2300 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2301 \c{%3} and so on.
2303 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2304 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2306 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2307 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2308 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2309 things like
2311 \c %macro  silly 2
2313 \c     %2: db      %1
2315 \c %endmacro
2317 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2318 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2319 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2322 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2324 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2325 defining the same macro name several times with different numbers of
2326 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2327 parameters at all. So you could define
2329 \c %macro  prologue 0
2331 \c         push    ebp
2332 \c         mov     ebp,esp
2334 \c %endmacro
2336 to define an alternative form of the function prologue which
2337 allocates no local stack space.
2339 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2340 instruction; for example, you might want to define
2342 \c %macro  push 2
2344 \c         push    %1
2345 \c         push    %2
2347 \c %endmacro
2349 so that you could code
2351 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2352 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2354 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2355 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2356 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2357 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2358 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2359 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2362 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2364 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2365 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2366 calling the same macro multiple times will use a different label
2367 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2368 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2369 flag is set by doing this:
2371 \c %macro  retz 0
2373 \c         jnz     %%skip
2374 \c         ret
2375 \c     %%skip:
2377 \c %endmacro
2379 You can call this macro as many times as you want, and every time
2380 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2381 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2382 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2383 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2384 interfering with the local label mechanism, as described in
2385 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2386 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2387 they interfere with macro-local labels.
2390 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2392 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2393 command line into one parameter definition, possibly after
2394 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2395 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2396 you might want to be able to write
2398 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2400 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2401 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2402 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2403 the last defined one along with the separating commas. So if you
2404 code:
2406 \c %macro  writefile 2+
2408 \c         jmp     %%endstr
2409 \c   %%str:        db      %2
2410 \c   %%endstr:
2411 \c         mov     dx,%%str
2412 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2413 \c         mov     bx,%1
2414 \c         mov     ah,0x40
2415 \c         int     0x21
2417 \c %endmacro
2419 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2420 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2421 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2422 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2423 \c{db}.
2425 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2426 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2427 \c{%macro} line.
2429 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2430 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2431 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2432 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2433 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2434 into account when overloading macros, and will not allow you to
2435 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2436 example).
2438 Of course, the above macro could have been implemented as a
2439 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2440 look like
2442 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2444 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2445 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2446 definition.
2448 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2451 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2453 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2454 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2455 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2457 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2459 \c         writefile 2,%1
2460 \c         mov     ax,0x4c01
2461 \c         int     0x21
2463 \c %endmacro
2465 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2466 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2467 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2468 called with no parameters, in which case it will use the default
2469 error message supplied in the macro definition.
2471 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2472 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2473 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2474 optional ones. So if a macro definition began with the line
2476 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2478 then it could be called with between one and three parameters, and
2479 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2480 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2481 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2483 You can provide extra information to a macro by providing
2484 too many default parameters:
2486 \c %macro quux 1 something
2488 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2489 more information.
2490 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2491 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2492 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2493 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2494 when the macro is defined, not when it is expanded.
2496 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2497 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2498 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2499 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2500 parameters were really passed to the macro call.
2502 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2503 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2504 and more useful, by changing the first line of the definition to
2506 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2508 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2509 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2510 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2513 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2515 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2516 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2517 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2518 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2519 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2520 Examples are given in \k{rotate}.
2523 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2525 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2526 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2527 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2528 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2529 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2530 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2532 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2533 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2534 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2535 argument list reappear on the right, and vice versa.
2537 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2538 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2539 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2540 parameters are rotated to the right.
2542 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2543 restore a set of registers might work as follows:
2545 \c %macro  multipush 1-*
2547 \c   %rep  %0
2548 \c         push    %1
2549 \c   %rotate 1
2550 \c   %endrep
2552 \c %endmacro
2554 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2555 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2556 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2557 one place to the left, so that the original second argument is now
2558 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2559 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2560 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2562 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2563 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2564 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2566 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2567 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2568 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2569 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2570 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2571 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2572 order from the one in which they were pushed.
2574 This can be done by the following definition:
2576 \c %macro  multipop 1-*
2578 \c   %rep %0
2579 \c   %rotate -1
2580 \c         pop     %1
2581 \c   %endrep
2583 \c %endmacro
2585 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2586 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2587 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2588 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2589 iterated through in reverse order.
2592 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2594 NASM can concatenate macro parameters on to other text surrounding
2595 them. This allows you to declare a family of symbols, for example,
2596 in a macro definition. If, for example, you wanted to generate a
2597 table of key codes along with offsets into the table, you could code
2598 something like
2600 \c %macro keytab_entry 2
2602 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2603 \c                 db      %2
2605 \c %endmacro
2607 \c keytab:
2608 \c           keytab_entry F1,128+1
2609 \c           keytab_entry F2,128+2
2610 \c           keytab_entry Return,13
2612 which would expand to
2614 \c keytab:
2615 \c keyposF1        equ     $-keytab
2616 \c                 db     128+1
2617 \c keyposF2        equ     $-keytab
2618 \c                 db      128+2
2619 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2620 \c                 db      13
2622 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2623 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2625 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2626 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2627 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2628 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2629 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2630 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2631 (literal text to be concatenated to the parameter).
2633 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2634 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2635 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2636 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2637 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2638 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2639 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2640 real names of macro-local labels means that the two usages
2641 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2642 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2644 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2647 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2649 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2650 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2651 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2652 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2653 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2654 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2655 condition code.
2657 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2658 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2659 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2660 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2662 \c %macro  retc 1
2664 \c         j%-1    %%skip
2665 \c         ret
2666 \c   %%skip:
2668 \c %endmacro
2670 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2671 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2672 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2673 \c{JPE}.
2675 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2676 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2677 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2678 because no inverse condition code exists.
2681 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2683 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2684 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2685 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2686 see which instructions in the macro expansion are generating what
2687 code; however, for some macros this clutters the listing up
2688 unnecessarily.
2690 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2691 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2692 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2693 the number of parameters, like this:
2695 \c %macro foo 1.nolist
2697 Or like this:
2699 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2701 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2703 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2704 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2705 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2706 that argument specification.
2708 For example:
2710 \c %macro foo 1-3
2711 \c         ; Do something
2712 \c %endmacro
2713 \c %unmacro foo 1-3
2715 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2717 \c %unmacro bar 1-3
2718 \c         ; Do something
2719 \c %endmacro
2720 \c %unmacro bar 1
2722 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2723 specification does not match exactly.
2725 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2727 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2728 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2729 syntax of this feature looks like this:
2731 \c %if<condition>
2732 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2733 \c %elif<condition2>
2734 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2735 \c %else
2736 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2737 \c %endif
2739 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2741 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2742 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2744 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2745 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2746 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2747 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2749 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2750 single-line macro existence}
2752 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2753 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2754 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2755 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2757 For example, when debugging a program, you might want to write code
2758 such as
2760 \c           ; perform some function
2761 \c %ifdef DEBUG
2762 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2763 \c %endif
2764 \c           ; go and do something else
2766 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2767 version of the program which produced debugging messages, and remove
2768 the option to generate the final release version of the program.
2770 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2771 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2772 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2773 \i\c{%elifndef}.
2776 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2777 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2779 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2780 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2782 For example, you may be working with a large project and not have control
2783 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2784 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2785 does exist.
2787 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2788 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2790 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2792 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2794 \c %else
2796 \c      %macro MyMacro 1-3
2798 \c              ; insert code to define the macro
2800 \c      %endmacro
2802 \c %endif
2804 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2805 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2806 conflict.
2808 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2809 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2810 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2813 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2814 stack}
2816 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2817 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2818 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2819 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2820 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2822 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2823 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2826 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2827 arbitrary numeric expressions}
2829 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2830 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2831 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2832 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2833 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2835 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2836 a critical expression (see \k{crit}).
2838 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2839 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2840 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2841 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2842 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2843 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2844 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2845 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2846 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2847 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2848 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2849 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2850 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2851 for true and 0 for false.
2853 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2854 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2856 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2857 Identity\I{testing, exact text identity}
2859 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2860 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2861 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2862 Differences in white space are not counted.
2864 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2866 For example, the following macro pushes a register or number on the
2867 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2869 \c %macro  pushparam 1
2871 \c   %ifidni %1,ip
2872 \c         call    %%label
2873 \c   %%label:
2874 \c   %else
2875 \c         push    %1
2876 \c   %endif
2878 \c %endmacro
2880 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2881 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2882 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2883 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2885 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
2886 Types\I{testing, token types}
2888 Some macros will want to perform different tasks depending on
2889 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
2890 example, a string output macro might want to be able to cope with
2891 being passed either a string constant or a pointer to an existing
2892 string.
2894 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
2895 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
2896 the first token in the parameter exists and is an identifier.
2897 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
2898 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
2900 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2901 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
2903 \c %macro writefile 2-3+
2905 \c   %ifstr %2
2906 \c         jmp     %%endstr
2907 \c     %if %0 = 3
2908 \c       %%str:    db      %2,%3
2909 \c     %else
2910 \c       %%str:    db      %2
2911 \c     %endif
2912 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
2913 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
2914 \c   %else
2915 \c                 mov     dx,%2
2916 \c                 mov     cx,%3
2917 \c   %endif
2918 \c                 mov     bx,%1
2919 \c                 mov     ah,0x40
2920 \c                 int     0x21
2922 \c %endmacro
2924 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
2925 the following two ways:
2927 \c         writefile [file], strpointer, length
2928 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
2930 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
2931 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
2932 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
2933 it itself and works out the address and length for itself.
2935 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
2936 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
2937 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
2938 which case, all but the first two would be lumped together into
2939 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
2941 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
2942 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
2943 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
2944 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
2946 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
2948 Some macros will want to do different things depending on if it is
2949 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
2950 versus a multi-token sequence.
2952 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
2953 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
2954 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
2956 For example:
2958 \c %iftoken 1
2960 will assemble the subsequent code, but
2962 \c %iftoken -1
2964 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
2965 \c{-}, and the number \c{1}.
2967 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
2968 variants are also provided.
2970 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
2972 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
2973 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
2974 any tokens at all, whitespace excepted.
2976 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
2977 variants are also provided.
2979 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
2981 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
2982 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
2983 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
2984 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
2986 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
2987 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
2988 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
2989 replicated as many times as specified by the preprocessor:
2991 \c %assign i 0
2992 \c %rep    64
2993 \c         inc     word [table+2*i]
2994 \c %assign i i+1
2995 \c %endrep
2997 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
2998 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
2999 \c{[table+126]}.
3001 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3002 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3003 terminate the loop, like this:
3005 \c fibonacci:
3006 \c %assign i 0
3007 \c %assign j 1
3008 \c %rep 100
3009 \c %if j > 65535
3010 \c     %exitrep
3011 \c %endif
3012 \c         dw j
3013 \c %assign k j+i
3014 \c %assign i j
3015 \c %assign j k
3016 \c %endrep
3018 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3020 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3021 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3022 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3023 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3024 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3025 be gradually used up and other applications to start crashing.
3028 \H{files} Source Files and Dependencies
3030 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3032 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files} 
3034 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3035 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3036 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3038 \c %include "macros.mac"
3040 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3041 file containing the \c{%include} directive.
3043 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3044 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3045 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3046 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3047 line using the \c{-i} option.
3049 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3050 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3051 the form
3053 \c %ifndef MACROS_MAC
3054 \c     %define MACROS_MAC
3055 \c     ; now define some macros
3056 \c %endif
3058 then including the file more than once will not cause errors,
3059 because the second time the file is included nothing will happen
3060 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3062 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3063 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3064 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3067 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3069 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3070 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3071 be the include-path-resolved verson of the filename, if the file
3072 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3074 For example,
3076 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3078 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3079 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3082 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3084 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3085 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3086 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3088 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3089 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3090 \c{INCBIN} directive looks like:
3092 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3093 \c %pathsearch dep %1
3094 \c %depend dep
3095 \c         incbin dep,%2
3096 \c %endmacro
3098 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3099 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3100 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3103 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3105 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3106 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3107 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3108 described in \k{macropkg}.
3110 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3111 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3112 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3113 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3115 \c %use altreg
3116 \c %use 'altreg'
3118 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3119 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3120 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3122 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3124 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3125 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3126 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3127 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3128 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3129 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3130 able to nest these loops.
3132 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3133 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3134 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3135 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3136 define labels that are local to a particular context on the stack.
3139 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3140 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3142 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3143 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3144 which is the name of the context. For example:
3146 \c %push    foobar
3148 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3149 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3150 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3151 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3152 single macro definition.)
3154 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3155 context from the context stack and destroys it, along with any
3156 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3157 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3160 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3162 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3163 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3164 is used to define a label which is local to the context on the top
3165 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3166 above could be implemented by means of:
3168 \c %macro repeat 0
3170 \c     %push   repeat
3171 \c     %$begin:
3173 \c %endmacro
3175 \c %macro until 1
3177 \c         j%-1    %$begin
3178 \c     %pop
3180 \c %endmacro
3182 and invoked by means of, for example,
3184 \c         mov     cx,string
3185 \c         repeat
3186 \c         add     cx,3
3187 \c         scasb
3188 \c         until   e
3190 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3191 in \c{AL}.
3193 If you need to define, or access, labels local to the context
3194 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3195 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3198 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3200 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3201 a particular context, in just the same way:
3203 \c %define %$localmac 3
3205 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3206 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3207 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3210 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3212 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3213 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3214 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3215 have the side effect of destroying all context-local labels and
3216 macros associated with the context that was just popped.
3218 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3219 with a different name, without touching the associated macros and
3220 labels. So you could replace the destructive code
3222 \c %pop
3223 \c %push   newname
3225 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3228 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3230 This example makes use of almost all the context-stack features,
3231 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3232 implement a block IF statement as a set of macros.
3234 \c %macro if 1
3236 \c     %push if
3237 \c     j%-1  %$ifnot
3239 \c %endmacro
3241 \c %macro else 0
3243 \c   %ifctx if
3244 \c         %repl   else
3245 \c         jmp     %$ifend
3246 \c         %$ifnot:
3247 \c   %else
3248 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3249 \c   %endif
3251 \c %endmacro
3253 \c %macro endif 0
3255 \c   %ifctx if
3256 \c         %$ifnot:
3257 \c         %pop
3258 \c   %elifctx      else
3259 \c         %$ifend:
3260 \c         %pop
3261 \c   %else
3262 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3263 \c   %endif
3265 \c %endmacro
3267 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3268 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3269 that the macros are issued in the right order (for example, not
3270 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3271 not.
3273 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3274 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3275 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3276 to do different things depending on whether the context on top of
3277 the stack is \c{if} or \c{else}.
3279 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3280 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3281 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3282 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3283 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3285 A sample usage of these macros might look like:
3287 \c         cmp     ax,bx
3289 \c         if ae
3290 \c                cmp     bx,cx
3292 \c                if ae
3293 \c                        mov     ax,cx
3294 \c                else
3295 \c                        mov     ax,bx
3296 \c                endif
3298 \c         else
3299 \c                cmp     ax,cx
3301 \c                if ae
3302 \c                        mov     ax,cx
3303 \c                endif
3305 \c         endif
3307 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3308 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3309 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3310 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3313 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3315 The following preprocessor directives provide a way to use
3316 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3318 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3320 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3322 \b\c{%local}  (see \k{local})
3325 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3327 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3328 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3329 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3331 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3332 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3333 convenient to use. and is not TASM compatible. Here is an example
3334 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3336 \c some_function:
3338 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3339 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3340 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3342 \c         mov     ax,[i]
3343 \c         mov     bx,[j_ptr]
3344 \c         add     ax,[bx]
3345 \c         ret
3347 \c     %pop                       ; restore original context
3349 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3350 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3351 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3352 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3355 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3357 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3358 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3359 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3360 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3361 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3363 \c %stacksize flat
3365 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3366 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3367 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3369 \c %stacksize flat64
3371 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3372 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3373 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3375 \c %stacksize large
3377 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3378 assumes that a far form of call was used to get to this address
3379 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3381 \c %stacksize small
3383 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3384 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3385 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3386 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3387 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3388 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3389 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3390 (see \k{local}).
3393 \S{local} \i\c{%local} Directive
3395 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3396 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3397 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3398 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3399 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3400 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3401 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3402 instruction.
3403 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3404 An example of its use is the following:
3406 \c silly_swap:
3408 \c     %push mycontext             ; save the current context
3409 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3410 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3411 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3413 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3414 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3415 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3416 \c         mov     ax,bx
3417 \c         mov     dx,cx
3418 \c         mov     bx,[old_ax]
3419 \c         mov     cx,[old_dx]
3420 \c         leave                   ; restore old bp
3421 \c         ret                     ;
3423 \c     %pop                        ; restore original context
3425 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3426 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3427 current context before the \c{%local} directive may be used.
3428 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3429 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3430 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3431 as shown in the example.
3434 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3436 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3437 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3438 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3439 right macros by means of code like this:
3441 \c %ifdef F1
3442 \c     ; do some setup
3443 \c %elifdef F2
3444 \c     ; do some different setup
3445 \c %else
3446 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3447 \c %endif
3449 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3450 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3451 having to wait until the program crashes on being run and then not
3452 knowing what went wrong.
3454 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3456 \c %ifdef F1
3457 \c     ; do some setup
3458 \c %elifdef F2
3459 \c     ; do some different setup
3460 \c %else
3461 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3462 \c     %define F1
3463 \c %endif
3465 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3466 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3467 depend on symbol values.
3469 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3470 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3471 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3472 messages.
3474 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3475 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3476 are expanded in it, which can be used to display more information to
3477 the user.  For example:
3479 \c %if foo > 64
3480 \c     %assign foo_over foo-64
3481 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3482 \c %endif
3485 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3487 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3488 information from external sources. Currently they include:
3490 The following preprocessor directive is supported to allow NASM to
3491 correctly handle output of the cpp C language preprocessor.
3493 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of the cpp
3494 C language preprocessor (see \k{line}).
3496 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3497 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3499 \S{line} \i\c{%line} Directive
3501 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3502 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3503 this other file would be an original source file, with the current
3504 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3505 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3506 number of the original source file, instead of the file that is being
3507 read by NASM.
3509 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3510 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3511 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3513 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3515 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3516 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3517 which specifies a line increment value; each line of the input file
3518 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3519 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3520 specifies the file name of the original source file.
3522 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3523 all file name and line numbers relative to the values specified
3524 therein.
3527 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3529 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3530 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3531 to store the contents of an environment variable into a string, which
3532 could be used at some other point in your code.
3534 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3535 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3536 could do that as follows:
3538 \c %defstr FOO    %!FOO
3540 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3543 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3545 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3546 when it starts to process any source file. If you really need a
3547 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3548 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3549 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3551 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3552 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3553 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3554 described here.
3557 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3559 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3560 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3561 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3562 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3563 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3564 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3565 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3567 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3568 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3571 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3573 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3574 representing the full version number of the version of nasm being used.
3575 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3576 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3577 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3578 would be equivalent to:
3580 \c         dd      0x00622001
3584 \c         db      1,32,98,0
3586 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3587 line is used just to give an indication of the order that the separate
3588 values will be present in memory.
3591 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3593 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3594 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3596 \c         db      __NASM_VER__
3598 would expand to
3600 \c         db      "0.98.32"
3603 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3605 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3606 name and line number containing the current instruction. The macro
3607 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3608 current input file (which may change through the course of assembly
3609 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3610 numeric constant giving the current line number in the input file.
3612 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3613 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3614 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3615 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3616 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3617 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3618 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3619 here'. You could then write a macro
3621 \c %macro  notdeadyet 0
3623 \c         push    eax
3624 \c         mov     eax,__LINE__
3625 \c         call    stillhere
3626 \c         pop     eax
3628 \c %endmacro
3630 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3631 find the crash point.
3634 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3636 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3637 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3638 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3639 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3640 mode-dependent macros.
3642 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3644 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3645 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3646 list.
3648 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3649 \c  %define NEWLINE 13, 10
3650 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3651 \c  %define NEWLINE 10
3652 \c %endif
3655 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3657 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3658 assembly session.
3660 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3661 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3662 respectively.)
3664 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3665 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3666 \c{HHMMSS} respectively.
3668 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3669 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3670 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3671 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3673 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3674 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3675 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3676 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3677 undefined.
3679 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3680 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3681 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3682 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3683 local time as if it was UTC.
3685 All instances of time and date macros in the same assembly session
3686 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3687 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3688 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3689 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3690 clock:
3692 \c __DATE__             "2010-01-01"
3693 \c __TIME__             "00:00:42"
3694 \c __DATE_NUM__         20100101
3695 \c __TIME_NUM__         000042
3696 \c __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3697 \c __UTC_TIME__         "21:00:42"
3698 \c __UTC_DATE_NUM__     20091231
3699 \c __UTC_TIME_NUM__     210042
3700 \c __POSIX_TIME__       1262293242
3703 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3704 Include Test
3706 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3707 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3708 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3709 testing if a particular package is invoked or not.
3711 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3712 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3715 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3717 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3718 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3719 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3720 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3722 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3723 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3724 change in future versions of NASM.}
3727 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3729 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3730 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3731 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3732 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3734 \c{STRUC} takes one parameter, which is the name of the data type.
3735 This name is defined as a symbol with the value zero, and also has
3736 the suffix \c{_size} appended to it and is then defined as an
3737 \c{EQU} giving the size of the structure. Once \c{STRUC} has been
3738 issued, you are defining the structure, and should define fields
3739 using the \c{RESB} family of pseudo-instructions, and then invoke
3740 \c{ENDSTRUC} to finish the definition.
3742 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3743 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3745 \c struc   mytype
3747 \c   mt_long:      resd    1
3748 \c   mt_word:      resw    1
3749 \c   mt_byte:      resb    1
3750 \c   mt_str:       resb    32
3752 \c endstruc
3754 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3755 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3756 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3757 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3759 The reason why the structure type name is defined at zero is a side
3760 effect of allowing structures to work with the local label
3761 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3762 more than one structure, you can define the above structure like this:
3764 \c struc mytype
3766 \c   .long:        resd    1
3767 \c   .word:        resw    1
3768 \c   .byte:        resb    1
3769 \c   .str:         resb    32
3771 \c endstruc
3773 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3774 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3776 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3777 support any form of period notation to refer to the elements of a
3778 structure once you have one (except the above local-label notation),
3779 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3780 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3781 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3782 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3785 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3786 \i{Instances of Structures}
3788 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3789 to do is to declare instances of that structure in your data
3790 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3791 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3792 you code something like this:
3794 \c mystruc:
3795 \c     istruc mytype
3797 \c         at mt_long, dd      123456
3798 \c         at mt_word, dw      1024
3799 \c         at mt_byte, db      'x'
3800 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3802 \c     iend
3804 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3805 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3806 specified structure field, and then to declare the specified data.
3807 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3808 they were specified in the structure definition.
3810 If the data to go in a structure field requires more than one source
3811 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3812 the \c{AT} line. For example:
3814 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3815 \c                     db      190,100,0
3817 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3818 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3819 line:
3821 \c         at mt_str
3822 \c                 db      'hello, world'
3823 \c                 db      13,10,0
3826 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3828 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3829 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3830 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3831 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3833 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3834 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3835 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3836 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3837 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3839 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3840 both compute the number of additional bytes required to bring the
3841 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3842 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3843 perform the alignment.
3845 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3846 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3847 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3848 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3849 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
3850 except for special purposes.
3852 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
3853 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
3854 power of two, or if their second argument generates more than one
3855 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
3856 thing.
3858 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
3859 be used within structure definitions:
3861 \c struc mytype2
3863 \c   mt_byte:
3864 \c         resb 1
3865 \c         alignb 2
3866 \c   mt_word:
3867 \c         resw 1
3868 \c         alignb 4
3869 \c   mt_long:
3870 \c         resd 1
3871 \c   mt_str:
3872 \c         resb 32
3874 \c endstruc
3876 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
3877 relative to the base of the structure.
3879 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
3880 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
3881 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
3882 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
3883 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
3884 check that the section's alignment characteristics are sensible for
3885 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
3887 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
3890 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
3892 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
3893 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
3894 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
3895 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
3897 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
3898 quoted or not.
3901 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
3903 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
3904 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
3905 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
3906 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
3907 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
3908 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
3910 Example use:
3912 \c %use altreg
3914 \c proc:
3915 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
3916 \c       ret
3918 See also \k{reg64}.
3921 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
3923 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
3924 macro which is more powerful than the default (and
3925 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
3926 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
3927 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
3928 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
3929 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
3930 sequence.
3932 The specific instructions generated can be controlled with the
3933 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
3934 and an optional jump threshold override.  The modes are as
3935 follows:
3937 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
3938 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
3939 default.
3941 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
3942 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
3943 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
3945 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
3946 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
3947 threshold is 16.
3949 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
3950 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
3951 threshold is 16.
3953 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
3954 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
3955 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
3956 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
3958 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
3959 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
3960 are used internally by this macro package.
3963 \C{directive} \i{Assembler Directives}
3965 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
3966 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
3967 directives. These are described in this chapter.
3969 NASM's directives come in two types: \I{user-level
3970 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
3971 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
3972 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
3973 recommend that users use the user-level forms of the directives,
3974 which are implemented as macros which call the primitive forms.
3976 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
3977 directives are not.
3979 In addition to the universal directives described in this chapter,
3980 each object file format can optionally supply extra directives in
3981 order to control particular features of that file format. These
3982 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
3983 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
3986 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
3988 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
3989 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
3990 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
3991 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
3993 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
3994 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
3995 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
3996 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
3997 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
3998 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
3999 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4000 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4002 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4003 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4004 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4005 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4006 device drivers and boot loader software.
4008 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4009 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4010 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4011 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4013 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4014 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4015 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4016 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4017 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4018 need an 0x67.
4020 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4021 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4022 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4024 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4025 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4026 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4027 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4028 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4029 necessary.
4031 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4032 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4033 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4034 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4035 REX prefix is used.
4037 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4038 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4039 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4041 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4043 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4045 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4046 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4049 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4051 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4052 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4053 specify most features directly.  However, this is occationally
4054 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4055 to use.
4057 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
4058 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
4059 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4060 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4061 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4062 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4064 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4065 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4066 other special functions in 64-bit mode, and generating
4067 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4069 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4071 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4072 Sections}
4074 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4075 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4076 which section of the output file the code you write will be
4077 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4078 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4079 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4080 define a new section, if you try to switch to a section that does
4081 not (yet) exist.
4083 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4084 \k{multisec}, all support
4085 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4086 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4087 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4088 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4089 name that has one.
4092 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4094 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4095 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4096 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4097 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4098 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4099 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4100 it. So the user-level directive
4102 \c         SECTION .text
4104 expands to the two lines
4106 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4107 \c         [SECTION .text]
4109 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4110 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4111 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4113 \c %macro  writefile 2+
4115 \c         [section .data]
4117 \c   %%str:        db      %2
4118 \c   %%endstr:
4120 \c         __SECT__
4122 \c         mov     dx,%%str
4123 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4124 \c         mov     bx,%1
4125 \c         mov     ah,0x40
4126 \c         int     0x21
4128 \c %endmacro
4130 This form of the macro, once passed a string to output, first
4131 switches temporarily to the data section of the file, using the
4132 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4133 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4134 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4135 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4136 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4137 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4138 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4139 code in any of several separate code sections.
4142 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4144 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4145 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4146 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4147 given absolute address. The only instructions you can use in this
4148 mode are the \c{RESB} family.
4150 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4152 \c absolute 0x1A
4154 \c     kbuf_chr    resw    1
4155 \c     kbuf_free   resw    1
4156 \c     kbuf        resw    16
4158 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4159 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4160 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4162 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4163 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4165 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4166 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4168 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4169 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4170 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4171 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4173 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4175 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4177 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4178 \c setup:
4179 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4181 \c absolute setup
4183 \c runtimevar1     resw    1
4184 \c runtimevar2     resd    20
4186 \c tsr_end:
4188 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4189 after the setup has finished running, the space it took up can be
4190 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4191 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4192 needs to be made resident.
4195 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4197 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4198 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4199 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4200 defined in some other module and needs to be referred to by this
4201 one. Not every object-file format can support external variables:
4202 the \c{bin} format cannot.
4204 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4205 argument is the name of a symbol:
4207 \c extern  _printf
4208 \c extern  _sscanf,_fscanf
4210 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4211 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4212 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4213 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4214 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4215 by means of the directive
4217 \c extern  _variable:wrt dgroup
4219 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4220 only in that it can take only one argument at a time: the support
4221 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4223 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4224 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4225 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4228 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4230 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4231 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4232 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4233 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4234 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4236 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4237 the definition of the symbol.
4239 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4240 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4241 \c{GLOBAL} directive. For example:
4243 \c global _main
4244 \c _main:
4245 \c         ; some code
4247 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4248 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4249 example, lets you specify whether global data items are functions or
4250 data:
4252 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4254 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4255 user-level form only in that it can take only one argument at a
4256 time.
4259 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4261 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4262 A common variable is much like a global variable declared in the
4263 uninitialized data section, so that
4265 \c common  intvar  4
4267 is similar in function to
4269 \c global  intvar
4270 \c section .bss
4272 \c intvar  resd    1
4274 The difference is that if more than one module defines the same
4275 common variable, then at link time those variables will be
4276 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4277 at the same piece of memory.
4279 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4280 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4281 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4282 specify the alignment requirements of a common variable:
4284 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4285 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4287 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4288 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4289 only one argument at a time.
4292 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4294 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4295 are available on the specified CPU.
4297 Options are:
4299 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4301 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4303 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4305 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4307 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4309 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4311 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4313 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4315 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4317 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4319 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4321 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4323 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4325 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4327 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4329 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4331 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4333 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4334 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4335 instructions are available.
4338 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4340 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4341 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4342 this behaviour:
4344 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4346 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4348 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4350 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4352 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4354 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4356 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4358 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4359 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4360 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4362 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4363 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4366 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4368 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4369 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4370 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4371 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4372 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4373 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4375 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4376 output file based on the input file name and the chosen output
4377 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4378 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4379 name, and substituting an extension defined by the output format.
4380 The extensions are given with each format below.
4383 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4385 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4386 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4387 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4388 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4389 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4390 development.
4392 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4393 how nasm handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4395 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4396 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4397 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4398 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4400 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4401 leaves your file name as it is once the original extension has been
4402 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4403 into a binary file called \c{binprog}.
4406 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4408 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4409 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4410 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4411 the program begins at when it is loaded into memory.
4413 For example, the following code will generate the longword
4414 \c{0x00000104}:
4416 \c         org     0x100
4417 \c         dd      label
4418 \c label:
4420 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4421 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4422 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4423 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4424 offset which is added to all internal address references within the
4425 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4426 does. See \k{proborg} for further comments.
4429 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4430 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4432 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4433 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4434 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4435 end of the section-definition line. For example,
4437 \c section .data   align=16
4439 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4440 aligned on a 16-byte boundary.
4442 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4443 section start address must be forced to zero. The alignment value
4444 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4445 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4448 \S{multisec} \i\c{Multisection}\I{bin, multisection} support for the BIN format.
4450 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names, 
4451 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4453 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default 
4454 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits}, 
4455 of course).
4457 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous 
4458 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with 
4459 \i\c{start=}.
4461 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used 
4462 for the calculation of all memory references within that section 
4463 with \i\c{vstart=}.
4465 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or 
4466 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit 
4467 start address.
4469 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are 
4470 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)} 
4471 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4473 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4474 is directed by default into the \c{.text} section.
4476 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used 
4477 by default.
4479 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits} 
4480 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=} 
4481 has been specified.
4483 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different 
4484 alignment has been specified.
4486 \b Sections may not overlap.
4488 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section, 
4489 which may be used in your code.
4491 \S{map}\i{Map files}
4493 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]} 
4494 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments}, 
4495 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout} 
4496 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4497 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4498 brackets must be used.
4501 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4503 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4504 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4505 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4506 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4508 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4510 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4511 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4512 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4513 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4514 file format.
4516 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4517 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4518 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4520 If your source file contains code before specifying an explicit
4521 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4522 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4524 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4525 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4526 address of the segment. So, for example:
4528 \c segment data
4530 \c dvar:   dw      1234
4532 \c segment code
4534 \c function:
4535 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4536 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4537 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4538 \c         ret
4540 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4541 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4542 like
4544 \c extern  foo
4546 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4547 \c       mov   ds,ax
4548 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4549 \c       mov   es,ax
4550 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4551 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4554 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4555 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4557 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4558 directive to allow you to specify various properties of the segment
4559 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4560 end of the segment-definition line. For example,
4562 \c segment code private align=16
4564 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4565 segment, and requires that the portion of it described in this code
4566 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4568 The available qualifiers are:
4570 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4571 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4572 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4573 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4574 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4575 than stuck end-to-end.
4577 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4578 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4579 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4580 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4581 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4582 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4583 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4584 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4585 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4587 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4588 indicates to the linker that segments of the same class should be
4589 placed near each other in the output file. The class name can be any
4590 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4592 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4593 as an argument, and provides overlay information to an
4594 overlay-capable linker.
4596 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4597 the effect of recording the choice in the object file and also
4598 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4599 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4601 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4602 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4603 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4604 defines the group if it is not already defined.
4606 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4607 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4608 are currently known to make sensible use of this feature;
4609 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4610 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4611 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4613 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4614 class, no overlay, and \c{USE16}.
4617 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4619 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4620 single segment register can be used to refer to all the segments in
4621 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4622 you can code
4624 \c segment data
4626 \c         ; some data
4628 \c segment bss
4630 \c         ; some uninitialized data
4632 \c group dgroup data bss
4634 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4635 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4636 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4637 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4638 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4639 segment register.
4641 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4642 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4643 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4644 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4645 base rather than the segment base.
4647 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4648 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4649 segment which is part of more than one group will default to being
4650 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4652 A group does not have to contain any segments; you can still make
4653 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4654 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4655 \c{FLAT} with no segments in it.
4658 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4660 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4661 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4662 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4663 segment, group and symbol names that are written to the object file
4664 to be forced to upper case just before being written. Within a
4665 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4666 be written entirely in upper case if desired.
4668 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4671 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4672 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4674 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4675 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4676 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4677 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4679 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4680 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4681 wish to import and the name of the library you wish to import it
4682 from. For example:
4684 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4686 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4687 known in the library you are importing it from, in case this is not
4688 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4689 once you have imported it. For example:
4691 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4694 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4695 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4697 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4698 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4699 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4700 using the \c{EXPORT} directive.
4702 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4703 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4704 optional second parameter (separated by white space from the first)
4705 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4706 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4707 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4708 off.
4710 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4711 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4712 space. If further parameters are given, the external name must also
4713 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4714 available attributes are:
4716 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4717 resident by the system loader. This is an optimisation for
4718 frequently used symbols imported by name.
4720 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4721 does not make use of any initialized data.
4723 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4724 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4725 between 32-bit and 16-bit segments.
4727 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4728 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4729 the desired number.
4731 For example:
4733 \c     export  myfunc
4734 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4735 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4736 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4739 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4740 Point}
4742 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4743 define the program entry point, where execution will begin when the
4744 program is run. If the object file that defines the entry point is
4745 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4746 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4747 begin.
4750 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4751 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4753 If you declare an external symbol with the directive
4755 \c     extern  foo
4757 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4758 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4759 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4760 \c{foo} you will usually need to do something like
4762 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4763 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4764 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4766 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4767 is going to be accessible from a given segment or group, say
4768 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4769 simply code
4771 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4773 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4774 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4775 alternative form
4777 \c     extern  foo:wrt dgroup
4779 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4780 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4781 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4782 \c{foo wrt dgroup}.
4784 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4785 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4786 your program. It can also be applied to common variables: see
4787 \k{objcommon}.
4790 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4791 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4793 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4794 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4795 specify which your variables should be by the use of the syntax
4797 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4798 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4800 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4801 OMF specification says that they are declared as a number of
4802 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4803 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4804 five-byte elements or one ten-byte element.
4806 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4807 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4808 the variable size, to match when resolving common variables declared
4809 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4810 the element size on your far common variables. This is done by the
4811 following syntax:
4813 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4814 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4816 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4817 keyword is not required when an element size is specified, since
4818 only far commons may have element sizes at all. So the above
4819 declarations could equivalently be
4821 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4822 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
4824 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
4825 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
4826 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
4828 \c common  foo     10:wrt dgroup
4829 \c common  bar     16:far 2:wrt data
4830 \c common  baz     24:wrt data:6
4833 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
4835 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
4836 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
4837 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
4838 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
4840 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4842 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
4843 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
4844 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
4845 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
4846 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
4847 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
4848 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
4849 files that Win32 linkers can generate correct output from.
4852 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
4853 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
4855 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
4856 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4857 and properties of sections you declare. Section types and properties
4858 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
4859 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
4860 these qualifiers.
4862 The available qualifiers are:
4864 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
4865 code section. This marks the section as readable and executable, but
4866 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
4867 section is code.
4869 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
4870 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
4871 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
4872 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
4874 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
4875 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
4876 constants in it.
4878 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
4879 which is not included in the executable file by the linker, but may
4880 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
4881 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
4882 linker to interpret the contents of the section as command-line
4883 options.
4885 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
4886 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
4887 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
4888 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
4889 request a greater section alignment than this. If alignment is not
4890 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
4891 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
4892 for data (and BSS) sections.
4893 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
4894 alignment), though the value does not matter.
4896 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
4897 qualifiers are:
4899 \c section .text    code  align=16
4900 \c section .data    data  align=4
4901 \c section .rdata   rdata align=8
4902 \c section .bss     bss   align=4
4904 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
4906 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
4908 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
4909 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
4910 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
4911 designated read-only table and have alleged entry point verified
4912 against this table prior exception control is passed to the handler. In
4913 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
4914 handler table," all object modules on linker command line has to comply
4915 with certain criteria. If one single module among them does not, then
4916 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
4917 will not be performed for application in question. Table omission is by
4918 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
4919 linker to refuse to produce binary without such table by passing
4920 \c{/safeseh} command line option.
4922 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
4923 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
4924 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
4926 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
4928 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
4930 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
4931 line to source code:
4933 \c $@feat.00 equ 1
4935 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
4936 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
4937 developer would choose to assign another value in source file, it would
4938 still be perfectly possible.
4940 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
4941 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
4942 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
4943 formatted input data for above mentioned "safe exception handler 
4944 table." Its typical use would be:
4946 \c section .text
4947 \c extern  _MessageBoxA@16
4948 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
4949 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
4950 \c %endif
4951 \c handler:
4952 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
4953 \c         push    DWORD caption
4954 \c         push    DWORD text
4955 \c         push    DWORD 0
4956 \c         call    _MessageBoxA@16
4957 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
4958 \c                         ; for exception handler
4959 \c         ret
4960 \c global  _main
4961 \c _main:
4962 \c         push    DWORD handler
4963 \c         push    DWORD [fs:0]
4964 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
4965 \c         xor     eax,eax
4966 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
4967 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
4968 \c         add     esp,4
4969 \c         ret
4970 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
4971 \c caption:db      'SEGV',0
4972 \c 
4973 \c section .drectve info
4974 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
4976 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
4977 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
4978 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
4979 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over, 
4980 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
4981 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
4982 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
4983 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
4984 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
4985 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
4986 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
4987 no notification is provided and user is left with no clue on what
4988 caused application failure.
4990 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
4991 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
4992 data for "safe exception handler table" causes no backward
4993 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
4994 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
4997 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
4999 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files, 
5000 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5001 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5002 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5003 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5005 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5007 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5008 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5009 references. Consider a switch dispatch table:
5011 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
5012 \c         ...
5013 \c dsptch: dq      case0
5014 \c         dq      case1
5015 \c         ...
5017 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5018 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5019 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
5020 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
5021 following:
5023 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5024 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
5026 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5027 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5028 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5029 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5030 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5031 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5032 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5033 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5034 But no worry, it's trivial to fix:
5036 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5037 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
5038 \c         jmp     rbx
5039 \c         ...
5040 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5041 \c         dq      case1-dsptch
5042 \c         ...
5044 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5045 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5046 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5047 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5048 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5049 these image-relative references:
5051 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5052 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
5053 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5054 \c         add     rbx,rax
5055 \c         jmp     rbx
5056 \c         ...
5057 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5058 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5060 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5061 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5062 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5063 become apparent in next paragraph.
5065 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5066 operand only:
5068 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5069 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5070 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5071 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5073 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5075 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5076 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5077 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5078 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5079 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5080 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5081 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5082 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5083 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5084 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5085 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5086 top of the stack.
5088 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5089 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5090 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5091 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5092 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5093 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5094 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5095 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5096 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5097 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5098 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5099 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5100 copying caller's return address to the top of stack and this would
5101 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5102 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5103 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5104 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5105 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5106 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5107 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5108 no, no trace of failure is left.
5110 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5111 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5112 is checked for presence of reference to custom language-specific
5113 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5114 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5115 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5116 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5117 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5118 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5119 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5120 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5121 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5122 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5123 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5124 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5125 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5126 terminating the application.
5128 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5129 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5130 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5131 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5132 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5133 leaf function:
5135 \c default rel
5136 \c section .text
5137 \c extern  MessageBoxA
5138 \c handler:
5139 \c         sub     rsp,40
5140 \c         mov     rcx,0
5141 \c         lea     rdx,[text]
5142 \c         lea     r8,[caption]
5143 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5144 \c         call    MessageBoxA
5145 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5146 \c                         ; for exception handler
5147 \c         add     rsp,40
5148 \c         ret
5149 \c global  main
5150 \c main:
5151 \c         xor     rax,rax
5152 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5153 \c         ret
5154 \c main_end:
5155 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5156 \c caption:db      'SEGV',0
5157 \c 
5158 \c section .pdata  rdata align=4
5159 \c         dd      main wrt ..imagebase
5160 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5161 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5162 \c section .xdata  rdata align=8
5163 \c xmain:  db      9,0,0,0
5164 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5165 \c section .drectve info
5166 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5168 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5169 start and end addresses of function" along with reference to associated
5170 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5171 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5172 designated exception handler. References are \e{required} to be
5173 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5174 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5175 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5176 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5177 references, not only above listed required ones, placed into these two
5178 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5179 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5180 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5181 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5183 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5184 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5185 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5186 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5187 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5188 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5189 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5190 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5191 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5192 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5193 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5194 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5195 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5196 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5197 unwinding procedure. Consider following example:
5199 \c function:
5200 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5201 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5202 \c         push    rbx
5203 \c         push    rbp
5204 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5205 \c         sub     r11,rcx
5206 \c         and     r11,-64
5207 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5208 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5209 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5210 \c magic_point:
5211 \c         ...
5212 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5213 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5214 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5215 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5216 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5217 \c         ret
5219 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5220 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5221 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5222 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5223 custom language-specific exception handler would look like this:
5225 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5226 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5227 \c {   ULONG64 *rsp;
5228 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5229 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5230 \c     else
5231 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5232 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5233 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5234 \c         context->R15 = rsp[-1];
5235 \c     }
5236 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5237 \c 
5238 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5239 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5240 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5241 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5242 \c     return ExceptionContinueSearch;
5243 \c }
5245 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5246 structure does not have to contain any information about stack frame
5247 and its layout.
5249 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5251 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5252 linking with the \i{DJGPP} linker.
5254 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5256 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5257 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5258 the \c{info} section type are not supported.
5260 \H{machofmt} \i\c{macho}: \i{Mach Object File Format}
5262 The \c{macho} output type produces \c{Mach-O} object files suitable for
5263 linking with the \i{Mac OSX} linker.
5265 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5267 \H{elffmt} \i\c{elf, elf32, and elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5268 Format} Object Files
5270 The \c{elf32} and \c{elf64} output formats generate \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as used by Linux as well as \i{Unix System V},
5271 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
5272 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5273 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5275 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5277 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5278 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5279  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5280  most systems which support ELF.
5282 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5283 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5285 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5286 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5287 and properties of sections you declare. Section types and properties
5288 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5289 names}, but may still be
5290 overridden by these qualifiers.
5292 The available qualifiers are:
5294 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5295 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5296 which is not, such as an informational or comment section.
5298 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5299 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5300 which should not.
5302 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5303 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5304 not.
5306 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5307 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5308 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5309 contents given, such as a BSS section.
5311 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5312 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5313 requirements of the section.
5315 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5316 thread local variables.
5318 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5319 qualifiers are:
5321 \I\c{.text} \I\c{.data} \I\c{.bss} \I\c{.rodata} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss}
5323 \c section .text    progbits  alloc  exec    nowrite  align=16
5324 \c section .rodata  progbits  alloc  noexec  nowrite  align=4
5325 \c section .data    progbits  alloc  noexec  write    align=4
5326 \c section .bss     nobits    alloc  noexec  write    align=4
5327 \c section .tdata   progbits  alloc  noexec  write    align=4    tls
5328 \c section .tbss    nobits    alloc  noexec  write    align=4    tls
5329 \c section other    progbits  alloc  noexec  nowrite  align=1
5331 (Any section name other than those in the above table
5332  is treated by default like \c{other} in the above table.
5333  Please note that section names are case sensitive.)
5336 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5337 Symbols and \i\c{WRT}
5339 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5340 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5341 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5342 be able to generate a variety of ELF specific relocation types in ELF
5343 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5345 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5346 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5347 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5348 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5349 types.
5351 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5352 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5353 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5354 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5356 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5357 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5358 beginning of the current section to the global offset table.
5359 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5360 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5361 result to get the real address of the GOT.
5363 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5364 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5365 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5366 would give the real address of the location you wanted.
5368 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5369 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5370 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5371 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5372 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5373 address of the symbol.
5375 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5376 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5377 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5378 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5379 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5380 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5381 entries absolutely.
5383 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5384 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5385 relative to the start of the section and then adding on the offset
5386 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5387 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5388 peculiarity of the dynamic linker.
5390 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5391 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5393 \S{elftls} \i{Thread Local Storage}\I{TLS}: \c{elf} Special
5394 Symbols and \i\c{WRT}
5398 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5399 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5400 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5401 of the symbol with code such as:
5403 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5404 \c        mov   rcx, [fs:rax]
5406 (Please note that this feature is currently implemented only for ELF64.)
5408 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5409 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5411 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5412 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5413 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5414 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5415 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5416 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5417 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5418 to specify these features.
5420 You can specify whether a global variable is a function or a data
5421 object by suffixing the name with a colon and the word
5422 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5423 \c{data}.) For example:
5425 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5427 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5428 \c{hashtable} as a data object.
5430 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5431 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5432 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5433 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5435 \c global   hashlookup:function hidden
5437 You can also specify the size of the data associated with the
5438 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5439 forward references) after the type specifier. Like this:
5441 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5443 \c hashtable:
5444 \c         db this,that,theother  ; some data here
5445 \c .end:
5447 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5448 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5450 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5451 writing shared library code. For more information, see
5452 \k{picglobal}.
5455 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5456 \I{COMMON, elf extensions to}
5458 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5459 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5460 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5461 power of two) after the name and size of the common variable,
5462 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5463 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5465 \c common  dwordarray 128:4
5467 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5468 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5471 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5472 \I{ELF, 16-bit code and}
5474 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5475 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5476 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5477 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5478 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5479 these relocations is generated.
5481 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5482 \I{ELF, Debug formats and}
5484 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5485 Line number information is generated for all executable sections, but please
5486 note that only the ".text" section is executable by default.
5488 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5490 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5491 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5492 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5493 the magic number in the first four bytes of the file is
5494 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5495 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5496 implementation does not.
5498 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5500 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5501 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5502 extensions to any standard directives. It supports only the three
5503 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5506 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5507 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5509 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5510 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5511 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5512 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5513 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5514 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5515 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5517 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5519 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5520 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5521 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5522 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5523 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5525 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5526 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5527 this.
5530 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5532 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5533 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5534 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5535 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5536 itself \c{a.out}.
5538 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5539 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5541 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5542 of view). It supports no special directives, no special symbols, no
5543 use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no extensions to any standard
5544 directives. It supports only the three \i{standard section names}
5545 \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5548 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5549 Format}
5551 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5552 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5553 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5554 format the internal structure of the assembler.
5556 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5557 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5558 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5559 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5561 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5562 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5563 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5564 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5565 execute an RDF executable under Linux.
5567 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5568 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5571 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5573 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5574 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5575 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5576 which is the name of the module:
5578 \c     library  mylib.rdl
5581 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5583 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5584 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5585 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5586 of current module:
5588 \c     module  mymodname
5590 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5591 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5592 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5594 \c     module  $kernel.core
5597 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} directive\I{GLOBAL,
5598 rdf extensions to}
5600 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5601 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5602 telling the linker do not strip it from target executable or library
5603 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5604 is a procedure (function) or data object.
5606 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5607 symbol exported:
5609 \c     global  sys_open:export
5611 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5612 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5614 \c     global  sys_open:export proc
5616 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5617 or \i\c{object} to the directive:
5619 \c     global  kernel_ticks:export data
5622 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} directive\I{EXTERN,
5623 rdf extensions to}
5625 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external" 
5626 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5627 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5628 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5629 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5630 (function) or data object. For example:
5632 \c     library $libc
5633 \c     extern  _open:import
5634 \c     extern  _printf:import proc
5635 \c     extern  _errno:import data
5637 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5638 a hint as to where to find requested symbols.
5641 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5643 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5644 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5645 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{outform.h} or on the
5646 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5648 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5649 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5650 transactions between the main body of NASM and the output-format
5651 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5652 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5653 of the various requests the main program makes of the output driver,
5654 and in what order they happen.
5656 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5658 \c nasm -f dbg filename.asm
5660 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5661 However, this will not work well on files which were designed for a
5662 different object format, because each object format defines its own
5663 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5664 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5665 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5666 native object format selected:
5668 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5669 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5671 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5672 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5673 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5674 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5675 the final diagnostic output.
5677 This workaround will still typically not work for programs intended
5678 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5679 directives have side effects of defining the segment and group names
5680 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5681 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5682 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5683 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5685 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5686 them all to its output file.
5689 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5691 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5692 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5693 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5694 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5695 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5698 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5700 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5701 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5702 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5703 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5704 support the \c{.COM} format.
5706 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5707 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5708 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5709 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5710 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5711 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5712 Yann Guidon for contributing the code for this.
5714 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5715 future releases.
5718 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5720 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5721 by linking \c{.OBJ} files together.
5723 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5724 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5725 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5726 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5727 An LZH archiver can be found at
5728 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5729 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5730 sources) called \i{FREELINK}, available from
5731 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5732 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5733 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5734 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5735 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5737 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5738 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5739 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5740 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5741 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5742 field in the output file header; if more than one defines a start
5743 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5745 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5746 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5747 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5748 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5749 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5750 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5752 \c segment code
5754 \c ..start:
5755 \c         mov     ax,data
5756 \c         mov     ds,ax
5757 \c         mov     ax,stack
5758 \c         mov     ss,ax
5759 \c         mov     sp,stacktop
5761 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5762 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5763 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5764 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5765 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5766 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
5767 execute on.
5769 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
5770 beginning of this code, which means that will be the entry point
5771 into the resulting executable file.
5773 \c         mov     dx,hello
5774 \c         mov     ah,9
5775 \c         int     0x21
5777 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
5778 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
5779 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
5780 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
5782 \c         mov     ax,0x4c00
5783 \c         int     0x21
5785 This terminates the program using another DOS system call.
5787 \c segment data
5789 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
5791 The data segment contains the string we want to display.
5793 \c segment stack stack
5794 \c         resb 64
5795 \c stacktop:
5797 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
5798 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
5799 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
5800 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5801 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5802 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5803 type \c{STACK}.
5805 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5806 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5807 world' and then exit.
5810 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
5812 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
5813 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
5814 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
5815 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
5816 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
5817 \c{.EXE} files.
5819 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5820 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
5821 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
5823 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
5824 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
5825 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
5826 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
5827 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
5828 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
5829 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
5830 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
5831 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
5833 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
5834 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
5835 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
5836 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
5837 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
5838 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
5839 explicitly issue one of your own.
5841 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
5842 since this would require a relocation in the header, and things
5843 would get a lot more complicated. So you should get your segment
5844 base by copying it out of \c{CS} instead.
5846 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
5847 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
5848 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
5849 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
5850 \c{EXE_stack 64}.
5852 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
5853 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
5854 \c{binexe.asm}.
5857 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
5859 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
5860 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
5861 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
5862 output format.
5865 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
5867 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
5868 segment (though the segment may change). Execution then begins at
5869 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
5870 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
5871 like
5873 \c         org 100h
5875 \c section .text
5877 \c start:
5878 \c         ; put your code here
5880 \c section .data
5882 \c         ; put data items here
5884 \c section .bss
5886 \c         ; put uninitialized data here
5888 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
5889 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
5890 you want to and the code will still end up at the front of the file
5891 where it belongs.
5893 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
5894 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
5895 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
5896 this will be free memory when the program is run. Therefore you
5897 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
5898 run.
5900 To assemble the above program, you should use a command line like
5902 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
5904 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
5905 explicit output file name were specified, so you have to override it
5906 and give the desired file name.
5909 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
5911 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
5912 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
5913 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
5914 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
5915 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
5916 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
5917 file.
5919 If you do this, you need to take care of several things:
5921 \b The first object file containing code should start its code
5922 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
5923 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
5924 segment, so that the linker or converter program does not have to
5925 adjust address references within the file when generating the
5926 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
5927 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
5928 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
5929 in MASM-compatible assemblers.
5931 \b You don't need to define a stack segment.
5933 \b All your segments should be in the same group, so that every time
5934 your code or data references a symbol offset, all offsets are
5935 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
5936 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
5939 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
5941 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
5942 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
5943 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
5944 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
5945 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
5946 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
5947 your code segment.
5949 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
5950 the various routines inside the driver which do the work. This
5951 structure should be defined at the start of the code segment, even
5952 though it is not actually code.
5954 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
5955 which has to go in the header structure, a list of books is given in
5956 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
5957 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
5960 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
5962 This section covers the basics of writing assembly routines that
5963 call, or are called from, C programs. To do this, you would
5964 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
5965 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
5968 \S{16cunder} External Symbol Names
5970 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
5971 convention that the names of all global symbols (functions or data)
5972 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
5973 appears in the C program. So, for example, the function a C
5974 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
5975 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
5976 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
5977 not have to worry about name clashes with C symbols.
5979 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
5980 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
5982 \c %macro  cglobal 1
5984 \c   global  _%1
5985 \c   %define %1 _%1
5987 \c %endmacro
5989 \c %macro  cextern 1
5991 \c   extern  _%1
5992 \c   %define %1 _%1
5994 \c %endmacro
5996 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
5997 \c{%rep} construct could solve this.)
5999 If you then declare an external like this:
6001 \c cextern printf
6003 then the macro will expand it as
6005 \c extern  _printf
6006 \c %define printf _printf
6008 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6009 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6011 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6012 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6013 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6015 Also see \k{opt-pfix}.
6017 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6019 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6020 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6021 writing for. This means you have to keep track of the following
6022 things:
6024 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6025 functions are near. This means that function pointers, when stored
6026 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6027 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6028 never changes its value, and always gives the segment part of the
6029 full function address), and that functions are called using ordinary
6030 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6031 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6032 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6033 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6035 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6036 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6037 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6038 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6039 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6040 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6041 \c{CALL FAR} to call external routines.
6043 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6044 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6045 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6046 segment part of the full data item address).
6048 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6049 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6050 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6051 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6052 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6053 pointers you are passed.
6055 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6056 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6057 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6058 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6059 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6061 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6062 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6063 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6064 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6065 and global data items can both be accessed easily without changing
6066 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6067 segments. However, some memory models (though not the standard
6068 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6069 same value to be removed. Be careful about functions' local
6070 variables in this latter case.
6072 In models with a single code segment, the segment is called
6073 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6074 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6075 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6076 called \i\c{_DATA}.
6079 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6081 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6082 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6083 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6084 doing the calling and the function which gets called.
6086 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6087 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6088 argument specified to the function is pushed last).
6090 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6091 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6092 memory model.
6094 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6095 actually necessary, in functions which do not need to access their
6096 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6097 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6098 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6099 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6100 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6101 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6103 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6104 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6105 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6106 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6107 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6108 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6109 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6110 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6111 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6112 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6113 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6114 parameters in reverse order means that the function knows where to
6115 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6116 remaining ones.
6118 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6119 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6120 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6122 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6123 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6124 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6125 compiler) returned in \c{ST0}.
6127 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6128 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6129 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6130 memory model.
6132 \b When the caller regains control from the callee, the function
6133 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6134 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6135 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6136 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6137 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6138 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6139 removing.
6141 It is instructive to compare this calling convention with that for
6142 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6143 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6144 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6145 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6146 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6147 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6148 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6149 which means that a compiler can give better guarantees about
6150 sequence points without performance suffering.
6152 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6153 The following example is for small model:
6155 \c global  _myfunc
6157 \c _myfunc:
6158 \c         push    bp
6159 \c         mov     bp,sp
6160 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6161 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6163 \c         ; some more code
6165 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6166 \c         pop     bp
6167 \c         ret
6169 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6170 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6171 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6172 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6173 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6174 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6176 At the other end of the process, to call a C function from your
6177 assembly code, you would do something like this:
6179 \c extern  _printf
6181 \c       ; and then, further down...
6183 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6184 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6185 \c       call    _printf
6186 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6188 \c       ; then those data items...
6190 \c segment _DATA
6192 \c myint         dw    1234
6193 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6195 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6196 code
6198 \c     int myint = 1234;
6199 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6201 In large model, the function-call code might look more like this. In
6202 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6203 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6204 it first.
6206 \c       push    word [myint]
6207 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6208 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6209 \c       call    far _printf
6210 \c       add    sp,byte 6
6212 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6213 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6214 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6215 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6216 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6217 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6218 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6219 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6220 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6221 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6222 word of parameters.
6225 \S{16cdata} Accessing Data Items
6227 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6228 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6229 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6230 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6231 accessed from assembler as
6233 \c extern _i
6235 \c         mov ax,[_i]
6237 And to declare your own integer variable which C programs can access
6238 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6239 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6241 \c global  _j
6243 \c _j      dw      0
6245 To access a C array, you need to know the size of the components of
6246 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6247 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6248 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6249 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6250 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6251 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6252 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6254 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6255 the base of the structure to the field you are interested in. You
6256 can either do this by converting the C structure definition into a
6257 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6258 one offset and using just that.
6260 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6261 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6262 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6263 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6264 Typically, you might find that a structure like
6266 \c struct {
6267 \c     char c;
6268 \c     int i;
6269 \c } foo;
6271 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6272 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6273 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6274 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6275 out how your own compiler does it.
6278 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6280 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6281 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6282 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6283 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6284 the work involved in keeping track of the calling convention.
6286 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6287 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6289 An example of an assembly function using the macro set is given
6290 here:
6292 \c proc    _nearproc
6294 \c %$i     arg
6295 \c %$j     arg
6296 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6297 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6298 \c         add     ax,[bx]
6300 \c endproc
6302 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6303 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6304 integer. It returns \c{i + *j}.
6306 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6307 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6308 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6309 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6310 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6311 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6312 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6314 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6315 compact-model code) by default. You can have it generate far
6316 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6317 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6318 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6319 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6320 dependency on whether data pointers are far or not.
6322 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6323 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6324 many function parameters will be of type \c{int}.
6326 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6328 \c %define FARCODE
6330 \c proc    _farproc
6332 \c %$i     arg
6333 \c %$j     arg     4
6334 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6335 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6336 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6337 \c         add     ax,[bx]
6339 \c endproc
6341 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6342 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6343 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6346 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6348 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6349 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6351 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6352 not required for Pascal.
6354 \b The memory model is always large: functions are far, data
6355 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6356 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6357 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6358 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6359 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6360 data declared in a Pascal program goes into the default data
6361 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6362 when control is passed to your assembly code. The only things that
6363 do not live in the default data segment are local variables (they
6364 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6365 data \e{pointers}, however, are far.
6367 \b The function calling convention is different - described below.
6369 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6371 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6372 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6373 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6376 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6378 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6379 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6380 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6381 used to denote the function doing the calling and the function which
6382 gets called.
6384 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6385 after another, in normal order (left to right, so that the first
6386 argument specified to the function is pushed first).
6388 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6389 control to the callee.
6391 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6392 actually necessary, in functions which do not need to access their
6393 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6394 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6395 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6396 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6397 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6398 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6400 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6401 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6402 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6403 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6404 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6405 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6406 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6408 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6409 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6410 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6412 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6413 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6414 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6415 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6416 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6417 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6418 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6419 places the returned string value at that location. The pointer is
6420 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6421 \c{RETF} instruction.
6423 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6424 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6425 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6426 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6427 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6428 to be removed from the stack as a side effect of the return
6429 instruction.
6431 \b When the caller regains control from the callee, the function
6432 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6433 do nothing further.
6435 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6436 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6438 \c global  myfunc
6440 \c myfunc: push    bp
6441 \c         mov     bp,sp
6442 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6443 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6444 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6446 \c         ; some more code
6448 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6449 \c         pop     bp
6450 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6452 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6453 assembly code, you would do something like this:
6455 \c extern  SomeFunc
6457 \c        ; and then, further down...
6459 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6460 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6461 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6462 \c        call   far SomeFunc
6464 This is equivalent to the Pascal code
6466 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6467 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6470 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6471 Name Restrictions
6473 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6474 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6475 reading and understanding the various information contained in a
6476 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6477 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6478 restrictions:
6480 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6481 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6483 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6484 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6486 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6487 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6489 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6490 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6493 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6495 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6496 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6497 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6498 definition ensures that functions are far (it implies
6499 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6500 generated with an operand.
6502 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6503 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6504 reverse order. For example:
6506 \c %define PASCAL
6508 \c proc    _pascalproc
6510 \c %$j     arg 4
6511 \c %$i     arg
6512 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6513 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6514 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6515 \c         add     ax,[bx]
6517 \c endproc
6519 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6520 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6521 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6522 and the contents of the pointer. The only difference between this
6523 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6524 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6525 reverse order.
6528 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6530 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6531 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6532 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6533 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6534 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6535 shared libraries.
6537 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6538 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6539 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6540 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6541 address space no matter what segment you work relative to, and that
6542 you should ignore all segment registers completely. When writing
6543 flat-model application code, you never need to use a segment
6544 override or modify any segment register, and the code-section
6545 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6546 space as the data-section addresses you access your variables by and
6547 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6548 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6549 offset part.
6552 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6554 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6555 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6556 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6559 \S{32cunder} External Symbol Names
6561 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6562 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6563 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6564 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6565 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6566 underscore on their assembly-language names.
6568 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6569 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6570 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6571 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6572 though, the leading underscore should not be used.
6574 See also \k{opt-pfix}.
6576 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6578 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6579 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6580 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6581 the function doing the calling and the function which gets called.
6583 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6584 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6585 argument specified to the function is pushed last).
6587 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6588 control to the callee.
6590 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6591 actually necessary, in functions which do not need to access their
6592 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6593 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6594 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6595 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6596 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6597 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6599 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6600 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6601 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6602 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6603 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6604 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6605 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6606 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6607 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6608 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6609 and type of the remaining ones.
6611 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6612 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6613 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6615 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6616 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6617 of the value. Floating-point results are typically returned in
6618 \c{ST0}.
6620 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6621 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6622 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6624 \b When the caller regains control from the callee, the function
6625 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6626 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6627 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6628 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6629 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6630 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6631 removing.
6633 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6634 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6635 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6636 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6637 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6638 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6639 still pushed in right-to-left order.
6641 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6643 \c global  _myfunc
6645 \c _myfunc:
6646 \c         push    ebp
6647 \c         mov     ebp,esp
6648 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6649 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6651 \c         ; some more code
6653 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6654 \c         ret
6656 At the other end of the process, to call a C function from your
6657 assembly code, you would do something like this:
6659 \c extern  _printf
6661 \c         ; and then, further down...
6663 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6664 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6665 \c         call    _printf
6666 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6668 \c         ; then those data items...
6670 \c segment _DATA
6672 \c myint       dd   1234
6673 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6675 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6677 \c     int myint = 1234;
6678 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6681 \S{32cdata} Accessing Data Items
6683 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6684 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6685 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6686 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6687 accessed from assembler as
6689 \c           extern _i
6690 \c           mov eax,[_i]
6692 And to declare your own integer variable which C programs can access
6693 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6694 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6696 \c           global _j
6697 \c _j        dd 0
6699 To access a C array, you need to know the size of the components of
6700 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6701 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6702 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6703 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6704 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6705 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6706 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6707 are also 4 bytes long.
6709 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6710 the base of the structure to the field you are interested in. You
6711 can either do this by converting the C structure definition into a
6712 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6713 one offset and using just that.
6715 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6716 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6717 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6718 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6719 Typically, you might find that a structure like
6721 \c struct {
6722 \c     char c;
6723 \c     int i;
6724 \c } foo;
6726 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6727 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6728 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6729 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6730 out how your own compiler does it.
6733 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6735 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6736 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6737 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6738 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6739 the work involved in keeping track of the calling convention.
6741 An example of an assembly function using the macro set is given
6742 here:
6744 \c proc    _proc32
6746 \c %$i     arg
6747 \c %$j     arg
6748 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6749 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6750 \c         add     eax,[ebx]
6752 \c endproc
6754 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6755 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6756 integer. It returns \c{i + *j}.
6758 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6759 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6760 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6761 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6762 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6763 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6764 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6766 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6767 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
6768 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
6771 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
6772 Libraries}
6774 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
6775 because it contains support for \i{position-independent code}
6776 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
6777 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
6778 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
6780 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
6781 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
6782 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
6783 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
6785 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
6786 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
6787 of the running process. The contents of the library's code section
6788 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
6790 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
6791 this:
6793 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
6795 Instead, the linker provides an area of memory called the
6796 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
6797 constant distance from your library's code, so if you can find out
6798 where your library is loaded (which is typically done using a
6799 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
6800 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6801 linker-generated entries in the GOT.
6803 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6804 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6805 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6806 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6807 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6808 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
6811 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
6813 Each code module in your shared library should define the GOT as an
6814 external symbol:
6816 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
6817 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
6819 At the beginning of any function in your shared library which plans
6820 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
6821 address of the GOT. This is typically done by writing the function
6822 in this form:
6824 \c func:   push    ebp
6825 \c         mov     ebp,esp
6826 \c         push    ebx
6827 \c         call    .get_GOT
6828 \c .get_GOT:
6829 \c         pop     ebx
6830 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
6832 \c         ; the function body comes here
6834 \c         mov     ebx,[ebp-4]
6835 \c         mov     esp,ebp
6836 \c         pop     ebp
6837 \c         ret
6839 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
6840 second leading underscore.)
6842 The first two lines of this function are simply the standard C
6843 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
6844 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
6845 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
6846 libraries use this register to store the address of the GOT.
6848 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
6849 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
6850 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
6851 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
6852 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
6853 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
6854 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
6855 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
6856 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
6857 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
6858 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
6859 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
6860 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
6861 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
6862 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
6863 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
6865 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
6866 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
6867 those three instructions into a macro and safely ignore them:
6869 \c %macro  get_GOT 0
6871 \c         call    %%getgot
6872 \c   %%getgot:
6873 \c         pop     ebx
6874 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
6876 \c %endmacro
6878 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
6880 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
6881 your data items. Most variables will reside in the sections you have
6882 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
6883 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
6884 way this works is like this:
6886 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
6888 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
6889 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
6890 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
6891 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
6893 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
6894 them, they are shared between code modules in the library, but do
6895 not get exported from the library to the program that loaded it.
6896 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
6897 can access them in the same way as local variables, using the above
6898 \c{..gotoff} mechanism.
6900 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
6901 handles this relocation type, there must be at least one non-local
6902 symbol in the same section as the address you're trying to access.
6905 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
6907 If your library needs to get at an external variable (external to
6908 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
6909 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
6910 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
6911 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
6912 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
6913 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
6914 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
6915 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
6916 you would code
6918 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
6920 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
6921 linker, when it builds the shared library, collects together every
6922 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
6923 has every necessary entry present.
6925 Common variables must also be accessed in this way.
6928 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
6930 If you want to export symbols to the user of the library, you have
6931 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
6932 you have to give the size of the data item. This is because the
6933 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
6934 entries for any exported functions, and also moves exported data
6935 items away from the library's data section in which they were
6936 declared.
6938 So to export a function to users of the library, you must use
6940 \c global  func:function           ; declare it as a function
6942 \c func:   push    ebp
6944 \c         ; etc.
6946 And to export a data item such as an array, you would have to code
6948 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
6950 \c array:  resd    128
6951 \c .end:
6953 Be careful: If you export a variable to the library user, by
6954 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
6955 end up living in the data section of the main program, rather than
6956 in your library's data section, where you declared it. So you will
6957 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
6958 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
6959 effectively, it has become).
6961 Equally, if you need to store the address of an exported global in
6962 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
6963 sort of code:
6965 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
6967 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
6968 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
6969 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
6970 pointing at your data section instead of at the exported global
6971 which resides elsewhere.
6973 Instead of the above code, then, you must write
6975 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
6977 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
6978 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
6979 at that address, rather than just relocating by section base.
6981 Either method will work for functions: referring to one of your
6982 functions by means of
6984 \c funcptr:        dd      my_function
6986 will give the user the address of the code you wrote, whereas
6988 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
6990 will give the address of the procedure linkage table for the
6991 function, which is where the calling program will \e{believe} the
6992 function lives. Either address is a valid way to call the function.
6995 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
6997 Calling procedures outside your shared library has to be done by
6998 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
6999 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7000 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7001 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7002 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7003 in the main program can be transparently passed off to their real
7004 destinations.
7006 To call an external routine, you must use another special PIC
7007 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7008 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7009 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7010 ..plt}.
7013 \S{link} Generating the Library File
7015 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7016 you then generate your shared library with a command such as
7018 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7019 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7021 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7022 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7023 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7024 library file name, with a version number, into the library:
7026 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7028 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7029 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7032 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7034 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7035 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7036 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7037 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7038 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7039 one, or jumps between different-size segments.
7042 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7044 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7045 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7046 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7047 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7048 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7049 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7050 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7051 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7053 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7054 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7055 segment, so just coding, for example,
7057 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7059 will not work, since the offset part of the address will be
7060 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7061 one.
7063 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7064 generate the required instruction by coding it manually, using
7065 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7066 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7068 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7070 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7071 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7072 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7073 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7074 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7075 segment to a 32-bit one.
7077 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7078 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7080 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7082 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7083 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7084 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7087 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7088 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7090 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7091 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7092 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7093 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7094 32-bit segment, or vice versa.
7096 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7097 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7098 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7099 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7101 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7102 the address, since any effective address containing a 32-bit
7103 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7105 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7106 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7108 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7109 instruction and a register) if you already know the precise offset
7110 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7111 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7112 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7114 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7115 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7117 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7119 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7120 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7121 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7123 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7125 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7126 which controls the size of the data stored at the address, with the
7127 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7128 address itself. The two can quite easily be different:
7130 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7132 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7133 offset.
7135 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7136 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7138 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7140 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7141 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7142 offset), and calls that address.
7145 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7147 The other way you might want to access data might be using the
7148 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7149 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7150 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7151 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7153 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7154 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7155 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7156 desired address into \c{ESI} and then code
7158 \c         a32     lodsb
7160 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7161 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7162 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7163 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7165 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7166 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7167 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7168 instructions with implicit addressing:
7169 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7170 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7171 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7172 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7173 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7174 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7175 Also, the
7176 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7177 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7178 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7179 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7180 size from the code segment.
7182 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7183 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7184 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7185 give the value of the segment register being manipulated. To force
7186 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7187 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7189 \c         o16 push    ss
7190 \c         o16 push    ds
7192 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7193 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7194 one.
7196 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7197 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7200 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7202 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7203 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7204 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7205 write position-independent code for shared libraries.
7207 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7208 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7209 registers, which still add their bases.
7211 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7212 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7213 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7214 probably desirable to make that the default, using the directive
7215 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7217 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7218 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7219 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7220 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7221 Please see the ABI documentation for your platform.
7223 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7224 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7225 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7226 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7228 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7229 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7230 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7231 set to zero.
7233 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7235 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7236 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
7238 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7239 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7240 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7241 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7243 This is consistent with the AMD documentation and most other
7244 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7245 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7246 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7247 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7248 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7249 can be used for this purpose.
7251 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7253 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7254 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7255 immediates to 32 bits.
7257 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7259 \c      MOV reg64,imm64
7261 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7262 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7263 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7264 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7265 immediate as \c{DWORD}:
7267 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7268 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7269 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7270 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7272 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7274 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7275 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7276 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7277 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7278 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7279 displacement size as \c{QWORD}:
7281 \c      default abs
7283 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7284 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7285 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7287 \c      default rel
7289 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7290 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7291 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7292 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7294 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7295 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7297 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7299 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7301 \W{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}\c{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}
7303 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7304 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7306 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7307 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7308 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7309 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7310 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7312 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7314 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7315 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7316 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7317 stack, and returned in \c{ST(0)} and \c{ST(1)}.
7319 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7321 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7323 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7325 \c      void foo(long a, double b, int c)
7327 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7329 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7331 The Win64 ABI is described at:
7333 \W{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}\c{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}
7335 What follows is a simplified summary.
7337 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7338 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7339 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7340 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7341 use by the function without saving.
7343 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7345 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7346 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7347 return is \c{XMM0} only.
7349 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7351 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7353 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7355 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7357 \C{trouble} Troubleshooting
7359 This chapter describes some of the common problems that users have
7360 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7361 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7362 that isn't listed here.
7365 \H{problems} Common Problems
7367 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7369 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7370 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7371 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7372 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7373 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7374 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7375 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7376 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7377 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7380 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7382 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7383 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7384 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7385 longer.
7387 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7388 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7389 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7390 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7391 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7392 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7393 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7394 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7395 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7396 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7397 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7398 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7401 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7403 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7404 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7405 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7406 sector, people who are used to MASM tend to code
7408 \c         ORG 0
7410 \c         ; some boot sector code
7412 \c         ORG 510
7413 \c         DW 0xAA55
7415 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7416 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7417 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7419 \c         ORG 0
7421 \c         ; some boot sector code
7423 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7424 \c         DW 0xAA55
7426 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7427 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7428 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7429 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7430 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7431 find out what's wrong with it.
7434 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7436 The other common problem with the above code is people who write the
7437 \c{TIMES} line as
7439 \c         TIMES 510-$ DB 0
7441 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7442 the difference between them is also a pure number and can happily be
7443 fed to \c{TIMES}.
7445 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7446 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7447 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7448 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7449 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7450 information back to the expression evaluator. So from the
7451 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7452 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7453 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7454 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7456 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7457 line in the form
7459 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7461 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7462 and so their difference is a pure number. This will solve the
7463 problem and generate sensible code.
7466 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7468 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7469 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7470 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7471 \i\c{bugtracker} at
7472 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7473 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7474 contacts in \k{contact}.
7476 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7477 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7478 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7479 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7480 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7481 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7482 there.
7484 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7485 information:
7487 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7488 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7490 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7491 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7492 you were using the standard distribution binaries out of the
7493 archive. If you were using a locally built executable, try to
7494 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7495 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7498 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7499 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7500 \c{NASMENV} environment variable if any.
7502 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7503 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7504 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7505 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7506 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7507 compiler, what version, and what command line or options you used.
7508 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7509 with the command-line version of the compiler.)
7511 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7512 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7513 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7514 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7515 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7516 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7517 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7518 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7519 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7520 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7521 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7522 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7523 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7525 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7526 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7527 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7528 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7529 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7530 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7531 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7532 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7533 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7534 should be 77 instead'.
7536 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7537 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7538 generates the same file, or whether the problem is related to
7539 portability issues between our development platforms and yours. We
7540 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7541 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7542 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7543 for us.
7545 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7546 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7547 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7548 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7549 differently from us.
7552 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7554                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7556 \H{ndisintro} Introduction
7559 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7560 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7561 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7562 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7563 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7565 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7566 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7567 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7568 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7569 disassembles.
7572 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7574 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7575 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7576 are on a Unix system.
7579 \H{ndisrun} Running NDISASM
7581 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7583 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7585 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7586 provided of course that you remember to specify which it is to work
7587 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7588 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7590 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7591 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7592 summary of command line options.
7595 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7597 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7598 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7599 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7600 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7601 this.
7603 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7604 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7605 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7606 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7607 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7609 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7611 \c        ndisasm -o100h filename.com
7613 will do the trick.
7616 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7618 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7619 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7620 will faithfully plough through the data section, producing machine
7621 instructions wherever it can (although most of them will look
7622 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7623 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7624 Then it will reach the code section.
7626 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7627 instruction from part of the data section, and its file position is
7628 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7629 entirely possible that another spurious instruction will get
7630 generated, starting with the final byte of the data section, and
7631 then the correct first instruction in the code section will not be
7632 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7633 ideal.
7635 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7636 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7637 only handle 8192 sync points internally). The definition of a sync
7638 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7639 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7640 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7641 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7642 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7643 the instructions in your code section.
7645 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7646 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7647 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7650 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7652 rather than
7654 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7656 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7657 to, just by repeating the \c{-s} option.
7660 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7661 \I\c{auto-sync}
7663 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7664 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7665 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7666 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7667 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7668 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7669 needed.
7671 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7672 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7673 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7674 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7676 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7677 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7678 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7679 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7680 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7681 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7682 processed, there isn't much it can do about it...)
7684 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7685 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7686 the register contains) or involves a segment address (in which case
7687 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7688 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7690 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7691 points in all the right places, and save you from having to place
7692 any sync points manually. However, it should be stressed that
7693 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7694 you may still have to place some manually.
7696 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7697 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7698 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7699 options.
7701 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7702 fluke, something in your data section should disassemble to a
7703 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7704 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7705 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7706 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7707 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7708 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7709 suppress disassembly of the data area.
7712 \S{ndisother} Other Options
7714 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7715 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7716 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7717 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7719 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7720 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7721 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7722 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7723 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7724 anyway.
7727 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7729 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7730 possible, should be sent to
7731 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7732 developer's site at
7733 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7734 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7735 new features as well.
7737 \A{inslist} \i{Instruction List}
7739 \H{inslistintro} Introduction
7741 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7742 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7743 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7744  when appropriate, one or more usage flags.
7746 \& inslist.src
7748 \A{changelog} \i{NASM Version History}
7750 \& changes.src