output: macho -- Add support for N_PEXT in macho output
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blob7b331d354aead2d90f67d67e6b6a280c8dd217b4
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2018 The NASM Authors - All Rights Reserved
4 \#   See the file AUTHORS included with the NASM distribution for
5 \#   the specific copyright holders.
6 \#
7 \#   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8 \#   modification, are permitted provided that the following
9 \#   conditions are met:
11 \#   * Redistributions of source code must retain the above copyright
12 \#     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13 \#   * Redistributions in binary form must reproduce the above
14 \#     copyright notice, this list of conditions and the following
15 \#     disclaimer in the documentation and/or other materials provided
16 \#     with the distribution.
18 \#     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
19 \#     CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
20 \#     INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
21 \#     MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22 \#     DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
23 \#     CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24 \#     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
25 \#     NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
26 \#     LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27 \#     HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
28 \#     CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
29 \#     OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
30 \#     EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32 \# --------------------------------------------------------------------------
34 \# Source code to NASM documentation
37 \M{category}{Programming}
38 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
39 \M{year}{1996-2017}
40 \M{author}{The NASM Development Team}
41 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
42 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "LICENSE" distributed in the NASM archive.}
43 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
44 \M{infoname}{NASM}
45 \M{infofile}{nasm}
46 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
47 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
48 \M{logoyadj}{-72}
50 \& version.src
52 \IR{-D} \c{-D} option
53 \IR{-E} \c{-E} option
54 \IR{-F} \c{-F} option
55 \IR{-I} \c{-I} option
56 \IR{-M} \c{-M} option
57 \IR{-MD} \c{-MD} option
58 \IR{-MF} \c{-MF} option
59 \IR{-MG} \c{-MG} option
60 \IR{-MP} \c{-MP} option
61 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
62 \IR{-MT} \c{-MT} option
63 \IR{-MW} \c{-MW} option
64 \IR{-O} \c{-O} option
65 \IR{-P} \c{-P} option
66 \IR{-U} \c{-U} option
67 \IR{-X} \c{-X} option
68 \IR{-a} \c{-a} option
69 \IR{-d} \c{-d} option
70 \IR{-e} \c{-e} option
71 \IR{-f} \c{-f} option
72 \IR{-g} \c{-g} option
73 \IR{-i} \c{-i} option
74 \IR{-l} \c{-l} option
75 \IR{-o} \c{-o} option
76 \IR{-p} \c{-p} option
77 \IR{-s} \c{-s} option
78 \IR{-u} \c{-u} option
79 \IR{-v} \c{-v} option
80 \IR{-W} \c{-W} option
81 \IR{-Werror} \c{-Werror} option
82 \IR{-Wno-error} \c{-Wno-error} option
83 \IR{-w} \c{-w} option
84 \IR{-y} \c{-y} option
85 \IR{-Z} \c{-Z} option
86 \IR{!=} \c{!=} operator
87 \IR{$, here} \c{$}, Here token
88 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
89 \IR{$$} \c{$$} token
90 \IR{%} \c{%} operator
91 \IR{%%} \c{%%} operator
92 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
93 \IA{%-1}{%+1}
94 \IR{%0} \c{%0} parameter count
95 \IR{&} \c{&} operator
96 \IR{&&} \c{&&} operator
97 \IR{*} \c{*} operator
98 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
99 \IR{/} \c{/} operator
100 \IR{//} \c{//} operator
101 \IR{<} \c{<} operator
102 \IR{<<} \c{<<} operator
103 \IR{<=} \c{<=} operator
104 \IR{<>} \c{<>} operator
105 \IR{=} \c{=} operator
106 \IR{==} \c{==} operator
107 \IR{>} \c{>} operator
108 \IR{>=} \c{>=} operator
109 \IR{>>} \c{>>} operator
110 \IR{?} \c{?} MASM syntax
111 \IR{^} \c{^} operator
112 \IR{^^} \c{^^} operator
113 \IR{|} \c{|} operator
114 \IR{||} \c{||} operator
115 \IR{~} \c{~} operator
116 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
117 \IA{%$$}{%$}
118 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
119 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
120 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
121 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
122 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
123 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
124 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
125 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
126 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
127 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
128 variables
129 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
130 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
131 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
132 \IR{autoconf} Autoconf
133 \IR{bin} bin
134 \IR{bitwise and} bitwise AND
135 \IR{bitwise or} bitwise OR
136 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
137 \IR{block ifs} block IFs
138 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
139 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
140 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
141 \IR{bsd} BSD
142 \IR{c calling convention} C calling convention
143 \IR{c symbol names} C symbol names
144 \IA{critical expressions}{critical expression}
145 \IA{command line}{command-line}
146 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
147 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
148 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
149 \IA{character constants}{character constant}
150 \IR{codeview} CodeView debugging format
151 \IR{common object file format} Common Object File Format
152 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
153 in \c{elf}
154 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
155 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
156 \IR{declaring structure} declaring structures
157 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
158 \IR{devpac} DevPac
159 \IR{djgpp} DJGPP
160 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
161 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
162 \IR{dos} DOS
163 \IR{dos archive} DOS archive
164 \IR{dos source archive} DOS source archive
165 \IA{effective address}{effective addresses}
166 \IA{effective-address}{effective addresses}
167 \IR{elf} ELF
168 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
169 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
170 \IR{elf32} \c{elf32}
171 \IR{elf64} \c{elf64}
172 \IR{elfx32} \c{elfx32}
173 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
174 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
175 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
176 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
177 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
178 \IR{freebsd} FreeBSD
179 \IR{freelink} FreeLink
180 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
181 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
182 convention
183 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
184 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
185 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
186 \IR{got} GOT
187 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
188 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
189 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
190 \IR{intel number formats} Intel number formats
191 \IR{linux, elf} Linux, ELF
192 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
193 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
194 \IR{logical and} logical AND
195 \IR{logical or} logical OR
196 \IR{logical xor} logical XOR
197 \IR{mach object file format} Mach, object file format
198 \IA{mach-o}{macho}
199 \IR{mach-o} Mach-O, object file format
200 \IR{macho32} \c{macho32}
201 \IR{macho64} \c{macho64}
202 \IR{macos x} MacOS X
203 \IR{masm} MASM
204 \IA{memory reference}{memory references}
205 \IR{minix} Minix
206 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
207 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
208 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
209 \IR{mmx registers} MMX registers
210 \IA{modr/m}{modr/m byte}
211 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
212 \IR{ms-dos} MS-DOS
213 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
214 \IR{multipush} \c{multipush} macro
215 \IR{nan} NaN
216 \IR{nasm version} NASM version
217 \IR{netbsd} NetBSD
218 \IR{nsis} NSIS
219 \IR{nullsoft scriptable installer} Nullsoft Scriptable Installer
220 \IR{omf} OMF
221 \IR{openbsd} OpenBSD
222 \IR{operating system} operating system
223 \IR{os/2} OS/2
224 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
225 \IR{passes} passes, assembly
226 \IR{perl} Perl
227 \IR{pic} PIC
228 \IR{pharlap} PharLap
229 \IR{plt} PLT
230 \IR{plt} \c{PLT} relocations
231 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
232 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
233 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
234 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
235 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
236 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
237 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
238 Object File Format
239 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
240 \IA{repeating}{repeating code}
241 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
242 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
243 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
244 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
245 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
246 \IR{section, macho extensions to} \c{SECTION}, \c{macho} extensions to
247 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
248 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
249 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
250 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
251 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
252 \IR{shift command} \c{shift} command
253 \IA{sib}{sib byte}
254 \IR{sib byte} SIB byte
255 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
256 \IA{sectalign}{sectalign}
257 \IR{solaris x86} Solaris x86
258 \IA{standard section names}{standardized section names}
259 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
260 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
261 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
262 \IR{tlink} \c{TLINK}
263 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
264 \IR{unicode} Unicode
265 \IR{unix} Unix
266 \IR{utf-8} UTF-8
267 \IR{utf-16} UTF-16
268 \IR{utf-32} UTF-32
269 \IA{sco unix}{unix, sco}
270 \IR{unix, sco} Unix, SCO
271 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
272 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
273 \IA{unix system v}{unix, system v}
274 \IR{unix, system v} Unix, System V
275 \IR{unixware} UnixWare
276 \IR{val} VAL
277 \IR{version number of nasm} version number of NASM
278 \IR{visual c++} Visual C++
279 \IR{www page} WWW page
280 \IR{win32} Win32
281 \IR{win32} Win64
282 \IR{windows} Windows
283 \IR{windows 95} Windows 95
284 \IR{windows nt} Windows NT
285 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
286 \# \IC{program entry point}{start point, program}
287 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
288 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
289 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
292 \C{intro} Introduction
294 \H{whatsnasm} What Is NASM?
296 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
297 for portability and modularity. It supports a range of object file
298 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
299 \c{Mach-O}, 16-bit and 32-bit \c{OBJ} (OMF) format, \c{Win32} and
300 \c{Win64}. It will also output plain binary files, Intel hex and
301 Motorola S-Record formats. Its syntax is designed to be simple and
302 easy to understand, similar to the syntax in the Intel Software
303 Developer Manual with minimal complexity. It supports all currently
304 known x86 architectural extensions, and has strong support for macros.
306 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
307 custom object-file format.
309 \S{legal} \i{License} Conditions
311 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
312 distribution archive, for the license conditions under which you may
313 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
314 known as the simplified BSD license.
316 Copyright 1996-2017 the NASM Authors - All rights reserved.
318 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
319 modification, are permitted provided that the following conditions are
320 met:
322 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
323 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
325 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
326 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
327 documentation and/or other materials provided with the distribution.
329 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
330 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
331 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
332 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
333 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
334 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
335 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
336 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
337 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
338 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
339 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
340 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
341 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
343 \C{running} Running NASM
345 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
347 To assemble a file, you issue a command of the form
349 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
351 For example,
353 \c nasm -f elf myfile.asm
355 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
357 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
359 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
361 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
362 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
363 to give a listing file name, for example:
365 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
367 To get further usage instructions from NASM, try typing
369 \c nasm -h
371 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
372 are.
374 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
375 or \c{ELF}, type
377 \c file nasm
379 (in the directory in which you put the NASM binary when you
380 installed it). If it says something like
382 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
384 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
385 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
387 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
389 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
390 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
391 and are rare these days.)
393 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
394 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
395 messages.
398 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
400 NASM will normally choose the name of your output file for you;
401 precisely how it does this is dependent on the object file format.
402 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
403 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
404 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
405 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
406 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
407 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
408 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
409 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
410 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
412 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
413 has the same name as the input file, in which case it will give a
414 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
416 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
417 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
418 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
419 with the name you wish for the output file, either with or without
420 an intervening space. For example:
422 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
423 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
425 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
426 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
429 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
431 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
432 output file format for you itself. In the distribution versions of
433 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
434 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
435 choose what you want the default to be.
437 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
438 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
440 A complete list of the available output file formats can be given by
441 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
444 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
446 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
447 optional space) by a file name, NASM will generate a
448 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
449 code are listed on the left, and the actual source code, with
450 expansions of multi-line macros (except those which specifically
451 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
452 right. For example:
454 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
456 If a list file is selected, you may turn off listing for a
457 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
458 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
459 form" (without the brackets). This can be used to list only
460 sections of interest, avoiding excessively long listings.
463 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
465 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
466 This can be redirected to a file for further processing. For example:
468 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
471 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
473 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
474 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
475 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
476 dependency list without a prefix.
479 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
481 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
482 output to a file, rather than to stdout.  For example:
484 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
487 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
489 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
490 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
491 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
492 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
493 updated dependencies with every assembly session.  For example:
495 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
498 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
500 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
501 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
502 specified by the \c{-o} option.
505 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
507 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
508 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
509 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
510 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
511 is specified) is automatically quoted.
514 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
516 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
517 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
518 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
519 file has been removed.
522 \S{opt-MW} The \i\c{-MW} Option: Watcom Make quoting style
524 This option causes NASM to attempt to quote dependencies according to
525 Watcom Make conventions rather than POSIX Make conventions (also used
526 by most other Make variants.)  This quotes \c{#} as \c{$#} rather than
527 \c{\\#}, uses \c{&} rather than \c{\\} for continuation lines, and
528 encloses filenames containing whitespace in double quotes.
531 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
533 This option is used to select the format of the debug information
534 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
535 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
536 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
537 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
538 if \c{-F} is specified.
540 A complete list of the available debug file formats for an output
541 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
542 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
544 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option,
545 see \k{dbgfmt}.
548 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
550 This option can be used to generate debugging information in the specified
551 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
552 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
553 If no debug information is currently implemented in the selected output
554 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
557 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
559 This option can be used to select an error reporting format for any
560 error messages that might be produced by NASM.
562 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
563 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
564 the default and looks like this:
566 \c filename.asm:65: error: specific error message
568 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
569 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
570 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
571 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
572 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
574 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
575 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
577 \c filename.asm(65) : error: specific error message
579 where the only difference is that the line number is in parentheses
580 instead of being delimited by colons.
582 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
584 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
586 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
587 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
588 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
589 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
590 example) you want to load them into an editor.
592 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
593 which causes errors to be sent to the specified files rather than
594 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
595 the errors into a file by typing
597 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
599 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
600 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
601 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
603 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
605 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
606 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
607 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
608 program, you can type:
610 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
612 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
615 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
617 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
618 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
619 search for the given file not only in the current directory, but also
620 in any directories specified on the command line by the use of the
621 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
622 library}, for example, by typing
624 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
626 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
627 optional).
629 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
630 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
631 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
632 prepended exactly as written to the name of the include file.
633 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
634 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
636 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
637 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
638 to search for the file \c{foobar.i}...)
640 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
641 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
642 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
643 \k{nasmenv}).
645 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
646 be specified as \c{-I}.
649 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
651 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
652 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
653 option. So running
655 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
657 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
658 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
660 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
661 option can also be specified as \c{-P}.
664 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
666 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
667 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
668 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
669 could code
671 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
673 as an alternative to placing the directive
675 \c %define FOO 100
677 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
678 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
679 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
680 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
681 \c{-dDEBUG}.
683 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
684 be specified as \c{-D}.
687 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
689 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
690 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
691 option specified earlier on the command lines.
693 For example, the following command line:
695 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
697 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
698 program. This is useful to override options specified at a different
699 point in a Makefile.
701 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
702 be specified as \c{-U}.
705 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
707 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
708 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
709 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
710 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
711 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
712 if the \c{-o} option is also used).
714 This option cannot be applied to programs which require the
715 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
716 which depend on the values of symbols: so code such as
718 \c %assign tablesize ($-tablestart)
720 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
722 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
723 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
724 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
726 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
728 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
729 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
730 completely and assume the compiler has already done it, to save time
731 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
732 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
733 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
736 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
738 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
739 levels of optimization.  The syntax is:
741 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
742         if a short form is not specified, except conditional jumps.
743         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
745 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
746         which will fit in a signed byte are optimized,
747         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
748         to the long form unless otherwise specified.
750 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
751         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
752         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
753         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
754         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
755         one. This number has no effect on the actual number of passes.
757 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
758 since NASM 2.09.
760 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
761 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
764 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
766 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
767 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
769 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
771 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
772 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
773 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
774 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
775 Note that you lose the ability to override the default address type for
776 the instruction.
778 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
779 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
780 \c{include}, \c{local})
782 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
784 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
785 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
786 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
787 conditions are reported like errors, but come up with the word
788 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
789 generating an output file and returning a success status to the
790 operating system.
792 Some conditions are even less severe than that: they are only
793 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
794 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
795 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
796 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
797 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
798 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
800 The current \i{warning classes} are:
802 \b \i\c{other} specifies any warning not otherwise specified in any
803 class.  Enabled by default.
805 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
806 being invoked with the wrong number of parameters. Enabled by default;
807 see \k{mlmacover} for an example of why you might want to disable it.
809 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. Disabled by
810 default.
812 \b \i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default parameters
813 than optional parameters. Enabled by default; see \k{mlmacdef} for why
814 you might want to disable it.
816 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
817 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
818 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
819 see \k{syntax} for more information.
821 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
822 don't fit in 64 bits.  Enabled by default.
824 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations
825 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this.
826 Disabled by default.
828 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
829 Enabled by default.
831 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
832 Disabled by default.
834 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
835 Disabled by default.
837 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
838 Enabled by default.
840 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
841 Enabled by default.
843 \b \i\c{lock} warns about \c{LOCK} prefixes on unlockable instructions.
844 Enabled by default.
846 \b \i\c{hle} warns about invalid use of the HLE \c{XACQUIRE} or \c{XRELEASE}
847 prefixes.
848 Enabled by default.
850 \b \i\c{bnd} warns about ineffective use of the \c{BND} prefix when a relaxed
851 form of jmp instruction becomes jmp short form.
852 Enabled by default.
854 \b \i\c{zext-reloc} warns that a relocation has been zero-extended due
855 to limitations in the output format.  Enabled by default.
857 \b \i\c\{ptr} warns about keywords used in other assemblers that might
858 indicate a mistake in the source code.  Currently only the MASM
859 \c{PTR} keyword is recognized.  Enabled by default.
861 \b \i\c{bad-pragma} warns about a malformed or otherwise unparsable
862 \c{%pragma} directive.  Disabled by default.
864 \b \i\c{unknown-pragma} warns about an unknown \c{%pragma} directive.
865 This is not yet implemented.  Disabled by default.
867 \b \i\c{not-my-pragma} warns about a \c{%pragma} directive which is
868 not applicable to this particular assembly session.  This is not yet
869 implemented.  Disabled by default.
871 \b \i\c{unknown-warning} warns about a \c{-w} or \c{-W} option or a
872 \c{[WARNING]} directive that contains an unknown warning name or is
873 otherwise not possible to process.  Disabled by default.
875 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes.
876 Thus, \c{-w+all} enables all available warnings, and \c{-w-all}
877 disables warnings entirely (since NASM 2.13).
879 Since version 2.00, NASM has also supported the \c{gcc}-like syntax
880 \c{-Wwarning-class} and \c{-Wno-warning-class} instead of
881 \c{-w+warning-class} and \c{-w-warning-class}, respectively; both
882 syntaxes work identically.
884 The option \c{-w+error} or \i\c{-Werror} can be used to treat warnings
885 as errors.  This can be controlled on a per warning class basis
886 (\c{-w+error=}\e{warning-class} or \c{-Werror=}\e{warning-class});
887 if no \e{warning-class} is specified NASM treats it as
888 \c{-w+error=all}; the same applies to \c{-w-error} or
889 \i\c{-Wno-error},
890 of course.
892 In addition, you can control warnings in the source code itself, using
893 the \i\c{[WARNING]} directive.  See \k{asmdir-warning}.
896 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
898 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
899 and the date on which it was compiled.
901 You will need the version number if you report a bug.
903 For command-line compatibility with Yasm, the form \i\c{--v} is also
904 accepted for this option starting in NASM version 2.11.05.
906 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
908 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
909 debug info formats for the given output format. The default format
910 is indicated by an asterisk. For example:
912 \c nasm -f elf -y
914 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
915 \c   ('*' denotes default):
916 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
917 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
920 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
922 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append
923 (respectively) the given argument to all \c{global} or
924 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the
925 underscore to all global and external variables, as C requires it in
926 some, but not all, system calling conventions.
929 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
931 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
932 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
933 processed before the real command line. You can use this to define
934 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
935 options in the \c{NASMENV} variable.
937 The value of the variable is split up at white space, so that the
938 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
939 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
940 what you might want, because it will be split at the space and the
941 NASM command-line processing will get confused by the two
942 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
944 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
945 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
946 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
947 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
948 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
949 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
951 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
952 changed with version 0.98.31.
955 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
957 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
958 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
959 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
960 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
961 skipping this section.
964 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
966 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
967 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
968 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
969 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
970 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
971 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
972 will distinguish between labels differing only in case.
975 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
977 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
978 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
979 practical, for the user to look at a single line of NASM code
980 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
981 if you declare, for example,
983 \c foo     equ     1
984 \c bar     dw      2
986 then the two lines of code
988 \c         mov     ax,foo
989 \c         mov     ax,bar
991 generate completely different opcodes, despite having
992 identical-looking syntaxes.
994 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
995 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
996 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
997 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
998 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
999 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1000 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1001 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1003 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1004 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1005 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1006 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1007 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1008 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1010 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1011 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1012 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1013 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1014 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1015 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1016 \e{everything} is a label.
1018 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1019 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1020 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1021 portion outside square brackets and another portion inside. The
1022 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1023 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1026 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1028 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1029 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1030 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1031 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1032 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1033 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1034 \c{mov word [var],2}.
1036 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1037 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1038 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1039 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1040 the strings being manipulated.
1043 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1045 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1046 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1047 choose to put in your segment registers, and will never
1048 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1051 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1053 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1054 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1055 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1056 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1057 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1058 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1059 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1060 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1061 track of which external variable definitions are far and which are
1062 near.
1065 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1067 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1068 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1069 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1070 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1072 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1073 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1074 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1075 on a misunderstanding by the authors.
1078 \S{qsother} Other Differences
1080 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1081 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1083 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1084 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1085 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1086 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1087 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1088 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1089 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1091 In addition to all of this, macros and directives work completely
1092 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1093 details.
1096 \C{lang} The NASM Language
1098 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1100 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1101 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1102 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1104 \c label:    instruction operands        ; comment
1106 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1107 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1108 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1109 presence and nature of the instruction field.
1111 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1112 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1113 backslash-ended line.
1115 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1116 have white space before them, or instructions may have no space
1117 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1118 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1119 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1120 valid source line which does nothing but define a label. Running
1121 NASM with the command-line option
1122 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1123 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1125 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1126 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1127 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1128 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1129 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1130 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1131 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1132 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1133 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1134 an identifier is 4095 characters.
1136 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1137 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1138 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1139 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ}, \c{REPNE}/\c{REPNZ},
1140 \c{XACQUIRE}/\c{XRELEASE} or \c{BND}/\c{NOBND}, in the usual way. Explicit
1141 \I{address-size prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1142 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1143 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1144 override}segment register as an instruction prefix: coding
1145 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1146 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1147 syntactic features of the language, but for instructions such as
1148 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1149 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1150 \c{es lodsb}.
1152 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1153 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1154 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1156 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1157 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1159 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1160 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1161 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1162 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1163 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1164 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1166 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1167 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1168 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1169 \# Details of
1170 \# all forms of each supported instruction are given in
1171 \# \k{iref}.
1172 For example, you can code:
1174 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1175 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1177 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1178 \c         fadd    to st1          ; so does this
1180 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1181 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1182 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1185 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1187 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1188 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1189 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1190 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1191 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \i{uninitialized} counterparts
1192 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1193 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the
1194 \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1197 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1199 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1200 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1201 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1202 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1204 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1205 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1206 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1207 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1208 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1209 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1210 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1211 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1212 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1213 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1214 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1215 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1216 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1218 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1219 as operands.
1222 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1224 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1225 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1226 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1227 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1228 words, doublewords or whatever to reserve.  As stated in \k{qsother},
1229 NASM does not support the MASM/TASM syntax of reserving uninitialized
1230 space by writing \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it
1231 does instead. The operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a
1232 \i\e{critical expression}: see \k{crit}.
1234 For example:
1236 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1237 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1238 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1239 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1240 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers
1242 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1244 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1245 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1246 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1247 directly into a game executable file. It can be called in one of
1248 these three ways:
1250 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1251 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1252 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1253 \c                                    ; actually include at most 512
1255 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1256 macro version searches for the file in the include file search path
1257 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1258 overridden if desired.
1261 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1263 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1264 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1265 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1266 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1267 example,
1269 \c message         db      'hello, world'
1270 \c msglen          equ     $-message
1272 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1273 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1274 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1275 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1276 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1277 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1280 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1282 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1283 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1284 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1285 code
1287 \c zerobuf:        times 64 db 0
1289 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1290 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1291 \e{expression}, so you can do things like
1293 \c buffer: db      'hello, world'
1294 \c         times 64-$+buffer db ' '
1296 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1297 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1298 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1300 \c         times 100 movsb
1302 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1303 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1304 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1306 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1308 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1309 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1310 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1311 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1312 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1315 \H{effaddr} Effective Addresses
1317 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1318 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1319 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1320 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1321 example:
1323 \c wordvar dw      123
1324 \c         mov     ax,[wordvar]
1325 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1326 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1328 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1329 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1331 More complicated effective addresses, such as those involving more
1332 than one register, work in exactly the same way:
1334 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1335 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1337 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1338 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1339 all right:
1341 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1342 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1344 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1345 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1346 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1347 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1348 generate the latter on the grounds that the former requires four
1349 bytes to store a zero offset.
1351 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1352 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1353 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1354 default segment registers.
1356 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1357 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1358 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1359 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1360 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1361 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1362 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1363 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1364 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1365 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1366 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1368 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1369 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1370 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1371 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1372 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1373 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1374 the offset to be lost.
1376 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1377 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1378 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1379 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1380 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1381 \c{[eax*2+0]} to be generated literally. \c{[nosplit eax*1]} also has the
1382 same effect. In another way, a split EA form \c{[0, eax*2]} can be used, too.
1383 However, \c{NOSPLIT} in \c{[nosplit eax+eax]} will be ignored because user's
1384 intention here is considered as \c{[eax+eax]}.
1386 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1387 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1388 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1389 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1391 A new form of split effective addres syntax is also supported. This is
1392 mainly intended for mib operands as used by MPX instructions, but can
1393 be used for any memory reference. The basic concept of this form is
1394 splitting base and index.
1396 \c      mov eax,[ebx+8,ecx*4]   ; ebx=base, ecx=index, 4=scale, 8=disp
1398 For mib operands, there are several ways of writing effective address depending
1399 on the tools. NASM supports all currently possible ways of mib syntax:
1401 \c      ; bndstx
1402 \c      ; next 5 lines are parsed same
1403 \c      ; base=rax, index=rbx, scale=1, displacement=3
1404 \c      bndstx [rax+0x3,rbx], bnd0      ; NASM - split EA
1405 \c      bndstx [rbx*1+rax+0x3], bnd0    ; GAS - '*1' indecates an index reg
1406 \c      bndstx [rax+rbx+3], bnd0        ; GAS - without hints
1407 \c      bndstx [rax+0x3], bnd0, rbx     ; ICC-1
1408 \c      bndstx [rax+0x3], rbx, bnd0     ; ICC-2
1410 When broadcasting decorator is used, the opsize keyword should match
1411 the size of each element.
1413 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, dword [rbx]{1to16}   ; single-precision float
1414 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, zword [rbx]          ; packed 512 bit memory
1417 \H{const} \i{Constants}
1419 NASM understands four different types of constant: numeric,
1420 character, string and floating-point.
1423 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1425 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1426 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1427 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1428 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1429 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1430 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1431 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1432 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1433 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1434 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1435 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1436 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1437 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1438 \e{not} imply an octal constant!
1440 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1441 up long strings.
1443 Some examples (all producing exactly the same code):
1445 \c         mov     ax,200          ; decimal
1446 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1447 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1448 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1449 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1450 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1451 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1452 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1453 \c         mov     ax,310q         ; octal
1454 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1455 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1456 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1457 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1458 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1459 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1460 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1461 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1463 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1465 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1466 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1467 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1468 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1469 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1470 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1471 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1474 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1476 \c       \'          single quote (')
1477 \c       \"          double quote (")
1478 \c       \`          backquote (`)
1479 \c       \\\          backslash (\)
1480 \c       \?          question mark (?)
1481 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1482 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1483 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1484 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1485 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1486 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1487 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1488 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1489 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1490 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1491 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1492 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1494 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1495 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1496 sequence.
1498 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1499 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1501 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1502 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1503 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1506 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1508 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1509 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1511 A character constant with more than one byte will be arranged
1512 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1514 \c           mov eax,'abcd'
1516 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1517 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1518 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1519 the sense of character constants understood by the Pentium's
1520 \i\c{CPUID} instruction.
1523 \S{strconst} \i{String Constants}
1525 String constants are character strings used in the context of some
1526 pseudo-instructions, namely the
1527 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1528 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1529 certain preprocessor directives.
1531 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1532 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1533 for the conditions. So the following are equivalent:
1535 \c       db    'hello'               ; string constant
1536 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1538 And the following are also equivalent:
1540 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1541 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1542 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1544 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1545 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1546 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1547 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1548 or four-character constants are treated as strings when they are
1549 operands to \c{DW}, and so forth.
1551 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1553 The special operators \i\c{__utf16__}, \i\c{__utf16le__},
1554 \i\c{__utf16be__}, \i\c{__utf32__}, \i\c{__utf32le__} and
1555 \i\c{__utf32be__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1556 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1557 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1558 littleendian.
1560 For example:
1562 \c %define u(x) __utf16__(x)
1563 \c %define w(x) __utf32__(x)
1565 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1566 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1568 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1569 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1570 context.
1572 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1574 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1575 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1576 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1577 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1578 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1579 \i\c{__float128h__}.
1581 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1582 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1583 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1584 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1585 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1587 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1588 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1589 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1590 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1591 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1592 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1593 prefixes, respectively.
1595 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1596 floating-point constants as well.
1598 Some examples:
1600 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1601 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1602 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1603 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1604 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1605 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1606 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1607 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1608 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1609 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1610 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1612 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1613 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1614 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1615 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1616 called a "\i{minifloat}."
1618 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1619 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1620 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1621 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1622 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1623 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1624 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1625 floating-point number, respectively.
1627 For example:
1629 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1631 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1632 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1634 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1636 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1637 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1638 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1639 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1640 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1641 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1642 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1643 of floating-point routines, which would significantly increase the
1644 size of the assembler for very little benefit.
1646 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1647 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1648 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1649 respectively.  These are normally used as macros:
1651 \c %define Inf __Infinity__
1652 \c %define NaN __QNaN__
1654 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1656 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1657 macros.  See \k{pkg_fp}.
1659 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1661 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1662 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1663 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1665 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1666 digits.
1668 For example:
1670 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1671 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1672 \c       dt +0p33
1673 \c       dt 33p
1676 \H{expr} \i{Expressions}
1678 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1679 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1680 appropriate size.
1682 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1683 calculations to involve the current assembly position: the
1684 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1685 position at the beginning of the line containing the expression; so
1686 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1687 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1688 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1690 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1691 increasing order of \i{precedence}.
1694 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1696 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1697 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1698 arithmetic operator supported by NASM.
1701 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1703 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1706 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1708 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1711 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1713 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1714 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1715 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1716 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1717 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1720 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1721 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1723 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1724 subtraction.
1727 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1728 \i{Multiplication} and \i{Division}
1730 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1731 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1732 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1733 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1734 \i{signed modulo} operators respectively.
1736 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1737 operation of the signed modulo operator.
1739 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1740 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1741 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1744 \S{expmul} \i{Unary Operators}
1746 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1747 which only apply to one argument.  These are \I{+ opunary}\c{+}, \I{-
1748 opunary}\c{-}, \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!}, \i\c{SEG}, and the
1749 \i{integer functions} operators.
1751 \c{-} negates its operand, \c{+} does nothing (it's provided for
1752 symmetry with \c{-}), \c{~} computes the \i{one's complement} of its
1753 operand, \c{!} is the \i{logical negation} operator.
1755 \c{SEG} provides the \i{segment address}
1756 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1758 A set of additional operators with leading and trailing double
1759 underscores are used to implement the integer functions of the
1760 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1763 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1765 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1766 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1767 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1768 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1770 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1771 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1772 the symbol makes sense. So the code
1774 \c         mov     ax,seg symbol
1775 \c         mov     es,ax
1776 \c         mov     bx,symbol
1778 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1780 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1781 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1782 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1783 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1784 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1786 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1787 \c         mov     es,ax
1788 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1790 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1791 pointer to the symbol \c{symbol}.
1793 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1794 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1795 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1796 could code either of
1798 \c         call    (seg procedure):procedure
1799 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1801 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1802 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1803 practice.)
1805 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1806 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1807 to \c{CALL} in these examples.
1809 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1810 must code
1812 \c         dw      symbol, seg symbol
1814 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1815 invent one using the macro processor.
1818 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1820 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1821 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1822 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
1823 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
1824 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
1825 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
1826 and in \c{BITS 16} mode,
1828 \c         push dword 33
1830 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1832 \c         push strict dword 33
1834 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1835 21 00 00 00}.
1837 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1838 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1841 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1843 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1844 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1845 called \e{Critical Expressions}.
1847 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1848 code and data, so that the second pass, when generating all the
1849 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1850 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1851 symbol declared after the code in question. For example,
1853 \c         times (label-$) db 0
1854 \c label:  db      'Where am I?'
1856 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1857 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1858 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1859 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1860 code
1862 \c         times (label-$+1) db 0
1863 \c label:  db      'NOW where am I?'
1865 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1866 wrong!
1868 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1869 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1870 value is required to be computable in the first pass, and which must
1871 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1872 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1874 \H{locallab} \i{Local Labels}
1876 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1877 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1878 label, which means that it is associated with the previous non-local
1879 label. So, for example:
1881 \c label1  ; some code
1883 \c .loop
1884 \c         ; some more code
1886 \c         jne     .loop
1887 \c         ret
1889 \c label2  ; some code
1891 \c .loop
1892 \c         ; some more code
1894 \c         jne     .loop
1895 \c         ret
1897 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1898 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1899 are kept separate by virtue of each being associated with the
1900 previous non-local label.
1902 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1903 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1904 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1905 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1906 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1907 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1908 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1909 to, you could write
1911 \c label3  ; some more code
1912 \c         ; and some more
1914 \c         jmp label1.loop
1916 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1917 define a label which can be referenced from anywhere but which
1918 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1919 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1920 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1921 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1922 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1923 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1924 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1925 to the local label mechanism. So you could code
1927 \c label1:                         ; a non-local label
1928 \c .local:                         ; this is really label1.local
1929 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1930 \c label2:                         ; another non-local label
1931 \c .local:                         ; this is really label2.local
1933 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1935 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1936 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1937 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
1938 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
1939 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
1940 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
1941 special.
1944 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1946 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1947 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1948 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1949 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1950 sign.
1952 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1953 character into a single line.  Thus:
1955 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1956 \c         THIS_VALUE
1958 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1959 sequence.
1961 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1963 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1965 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1966 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1967 things like
1969 \c %define ctrl    0x1F &
1970 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1972 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1974 which will expand to
1976 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1978 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1979 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1980 not at definition time. Thus the code
1982 \c %define a(x)    1+b(x)
1983 \c %define b(x)    2*x
1985 \c         mov     ax,a(8)
1987 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1988 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1990 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1991 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1992 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1993 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1994 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1995 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1996 \c{bar}.
1998 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1999 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2000 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2001 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2002 Hence, if you code
2004 \c %define a(x)    1+a(x)
2006 \c         mov     ax,a(3)
2008 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2009 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2010 for an example of its use.
2012 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2013 macros: if you write
2015 \c %define foo(x)   1+x
2016 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2018 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2019 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2020 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2021 you define
2023 \c %define foo bar
2025 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2026 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2027 \e{with} parameters, and vice versa.
2029 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2030 perfectly well define a macro with
2032 \c %define foo bar
2034 and then re-define it later in the same source file with
2036 \c %define foo baz
2038 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2039 according to the most recent definition. This is particularly useful
2040 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2042 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2043 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2046 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2048 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2049 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2050 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2051 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2052 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2054 Suppose you have the following code:
2056 \c %define  isTrue  1
2057 \c %define  isFalse isTrue
2058 \c %define  isTrue  0
2060 \c val1:    db      isFalse
2062 \c %define  isTrue  1
2064 \c val2:    db      isFalse
2066 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2067 This is because, when a single-line macro is defined using
2068 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2069 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2070 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2071 time it is 1.
2073 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2074 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2075 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2077 \c %xdefine isTrue  1
2078 \c %xdefine isFalse isTrue
2079 \c %xdefine isTrue  0
2081 \c val1:    db      isFalse
2083 \c %xdefine isTrue  1
2085 \c val2:    db      isFalse
2087 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2088 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2089 the time that \c{isFalse} was defined.
2092 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2094 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2095 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2096 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2097 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2099 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2101 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2102 select between them.  Similarly, the two statements:
2104 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2105 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2107 have, in fact, exactly the same effect.
2109 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2110 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2113 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2115 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2116 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2117 several similar macros that perform similar functions.
2119 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2120 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2122 As an example, consider the following:
2124 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2126 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2127 \c         .COM1addr       RESW    1
2128 \c         .COM2addr       RESW    1
2129 \c         ; ..and so on
2130 \c endstruc
2132 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2133 we can end up with:
2135 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2136 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2138 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2139 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2141 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2143 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2145 Now the above code can be written as:
2147 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2148 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2150 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2151 in turn, reduce typing errors).
2154 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2156 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2157 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2158 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2159 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2160 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2161 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2163 For example:
2165 \c %idefine Foo mov %?,%??
2167 \c         foo
2168 \c         FOO
2170 will expand to:
2172 \c         mov foo,Foo
2173 \c         mov FOO,Foo
2175 The sequence:
2177 \c %idefine keyword $%?
2179 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2180 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2182 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2185 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2187 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2188 example, the following sequence:
2190 \c %define foo bar
2191 \c %undef  foo
2193 \c         mov     eax, foo
2195 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2196 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2198 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2199 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2200 \k{opt-u}.
2203 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2205 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2206 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2207 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2208 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2210 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2211 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2212 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2213 \c{%assign} directive is processed.
2215 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2216 later, so you can do things like
2218 \c %assign i i+1
2220 to increment the numeric value of a macro.
2222 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2223 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2224 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2226 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2227 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2228 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2229 involving a register).
2232 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2234 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2235 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2236 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2237 before definition.
2239 For example:
2241 \c %defstr test TEST
2243 is equivalent to
2245 \c %define test 'TEST'
2247 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2248 \k{getenv}):
2250 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2253 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2255 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2256 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2257 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2259 For example:
2261 \c %deftok test 'TEST'
2263 is equivalent to
2265 \c %define test TEST
2268 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2270 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2271 supports a few simple string handling macro operators from which
2272 more complex operations can be constructed.
2274 All the string operators define or redefine a value (either a string
2275 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2276 value, it may change the style of quoting of the input string or
2277 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2279 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2281 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2282 a single-line macro.
2284 For example:
2286 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2288 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2289 Similarly:
2291 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2293 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2295 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2298 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2300 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2301 For example:
2303 \c %strlen charcnt 'my string'
2305 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2306 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2307 was a literal string but it could also have been a single-line
2308 macro that expands to a string, as in the following example:
2310 \c %define sometext 'my string'
2311 \c %strlen charcnt sometext
2313 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2314 assigned the value of 9.
2317 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2319 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2320 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2321 than the description:
2323 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2324 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2325 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2326 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2327 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2328 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2330 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2331 single-line macro to be created and the second is the string. The
2332 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2333 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2334 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2335 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2336 values out of range result in an empty string.  A negative length
2337 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2338 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2341 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2343 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2344 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2345 this.
2347 \c %macro  prologue 1
2349 \c         push    ebp
2350 \c         mov     ebp,esp
2351 \c         sub     esp,%1
2353 \c %endmacro
2355 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2356 invoke the macro with a call such as
2358 \c myfunc:   prologue 12
2360 which would expand to the three lines of code
2362 \c myfunc: push    ebp
2363 \c         mov     ebp,esp
2364 \c         sub     esp,12
2366 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2367 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2368 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2369 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2370 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2371 \c{%3} and so on.
2373 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2374 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2376 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2377 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2378 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2379 things like
2381 \c %macro  silly 2
2383 \c     %2: db      %1
2385 \c %endmacro
2387 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2388 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2389 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2392 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2394 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2395 defining the same macro name several times with different numbers of
2396 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2397 parameters at all. So you could define
2399 \c %macro  prologue 0
2401 \c         push    ebp
2402 \c         mov     ebp,esp
2404 \c %endmacro
2406 to define an alternative form of the function prologue which
2407 allocates no local stack space.
2409 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2410 instruction; for example, you might want to define
2412 \c %macro  push 2
2414 \c         push    %1
2415 \c         push    %2
2417 \c %endmacro
2419 so that you could code
2421 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2422 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2424 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2425 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2426 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2427 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2428 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2429 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2432 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2434 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2435 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2436 calling the same macro multiple times will use a different label
2437 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2438 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2439 flag is set by doing this:
2441 \c %macro  retz 0
2443 \c         jnz     %%skip
2444 \c         ret
2445 \c     %%skip:
2447 \c %endmacro
2449 You can call this macro as many times as you want, and every time
2450 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2451 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2452 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2453 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2454 interfering with the local label mechanism, as described in
2455 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2456 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2457 they interfere with macro-local labels.
2460 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2462 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2463 command line into one parameter definition, possibly after
2464 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2465 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2466 you might want to be able to write
2468 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2470 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2471 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2472 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2473 the last defined one along with the separating commas. So if you
2474 code:
2476 \c %macro  writefile 2+
2478 \c         jmp     %%endstr
2479 \c   %%str:        db      %2
2480 \c   %%endstr:
2481 \c         mov     dx,%%str
2482 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2483 \c         mov     bx,%1
2484 \c         mov     ah,0x40
2485 \c         int     0x21
2487 \c %endmacro
2489 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2490 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2491 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2492 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2493 \c{db}.
2495 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2496 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2497 \c{%macro} line.
2499 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2500 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2501 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2502 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2503 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2504 into account when overloading macros, and will not allow you to
2505 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2506 example).
2508 Of course, the above macro could have been implemented as a
2509 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2510 look like
2512 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2514 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2515 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2516 definition.
2518 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2520 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2522 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2523 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2524 be either negative or positive but must never be zero.
2526 For example
2528 \c %macro mpar 1-*
2529 \c      db %{3:5}
2530 \c %endmacro
2532 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2534 expands to \c{3,4,5} range.
2536 Even more, the parameters can be reversed so that
2538 \c %macro mpar 1-*
2539 \c      db %{5:3}
2540 \c %endmacro
2542 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2544 expands to \c{5,4,3} range.
2546 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2547 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2548 the analogue here.
2550 \c %macro mpar 1-*
2551 \c      db %{-1:-3}
2552 \c %endmacro
2554 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2556 expands to \c{6,5,4} range.
2558 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2560 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2561 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2563 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2565 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2566 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2567 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2569 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2571 \c         writefile 2,%1
2572 \c         mov     ax,0x4c01
2573 \c         int     0x21
2575 \c %endmacro
2577 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2578 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2579 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2580 called with no parameters, in which case it will use the default
2581 error message supplied in the macro definition.
2583 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2584 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2585 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2586 optional ones. So if a macro definition began with the line
2588 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2590 then it could be called with between one and three parameters, and
2591 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2592 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2593 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2595 You can provide extra information to a macro by providing
2596 too many default parameters:
2598 \c %macro quux 1 something
2600 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2601 more information.
2602 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2603 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2604 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2605 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2606 when the macro is defined, not when it is expanded.
2608 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2609 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2610 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2611 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2612 parameters were really passed to the macro call.
2614 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2615 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2616 and more useful, by changing the first line of the definition to
2618 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2620 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2621 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2622 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2625 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2627 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2628 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2629 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2630 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2631 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2632 Examples are given in \k{rotate}.
2635 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2637 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2638 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2639 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2642 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2644 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2645 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2646 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2647 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2648 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2649 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2651 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2652 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2653 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2654 argument list reappear on the right, and vice versa.
2656 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2657 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2658 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2659 parameters are rotated to the right.
2661 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2662 restore a set of registers might work as follows:
2664 \c %macro  multipush 1-*
2666 \c   %rep  %0
2667 \c         push    %1
2668 \c   %rotate 1
2669 \c   %endrep
2671 \c %endmacro
2673 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2674 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2675 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2676 one place to the left, so that the original second argument is now
2677 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2678 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2679 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2681 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2682 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2683 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2685 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2686 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2687 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2688 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2689 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2690 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2691 order from the one in which they were pushed.
2693 This can be done by the following definition:
2695 \c %macro  multipop 1-*
2697 \c   %rep %0
2698 \c   %rotate -1
2699 \c         pop     %1
2700 \c   %endrep
2702 \c %endmacro
2704 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2705 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2706 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2707 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2708 iterated through in reverse order.
2711 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2713 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2714 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2715 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2716 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2717 table, you could code something like
2719 \c %macro keytab_entry 2
2721 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2722 \c                 db      %2
2724 \c %endmacro
2726 \c keytab:
2727 \c           keytab_entry F1,128+1
2728 \c           keytab_entry F2,128+2
2729 \c           keytab_entry Return,13
2731 which would expand to
2733 \c keytab:
2734 \c keyposF1        equ     $-keytab
2735 \c                 db     128+1
2736 \c keyposF2        equ     $-keytab
2737 \c                 db      128+2
2738 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2739 \c                 db      13
2741 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2742 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2744 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2745 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2746 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2747 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2748 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2749 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2750 (literal text to be concatenated to the parameter).
2752 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2753 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2754 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2755 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2756 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2757 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2758 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2759 real names of macro-local labels means that the two usages
2760 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2761 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2763 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2764 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2765 purpose of concatenation.
2767 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2770 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2772 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2773 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2774 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2775 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2776 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2777 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2778 condition code.
2780 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2781 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2782 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2783 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2785 \c %macro  retc 1
2787 \c         j%-1    %%skip
2788 \c         ret
2789 \c   %%skip:
2791 \c %endmacro
2793 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2794 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2795 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2796 \c{JPE}.
2798 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2799 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2800 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2801 because no inverse condition code exists.
2804 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2806 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2807 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2808 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2809 see which instructions in the macro expansion are generating what
2810 code; however, for some macros this clutters the listing up
2811 unnecessarily.
2813 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2814 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2815 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2816 the number of parameters, like this:
2818 \c %macro foo 1.nolist
2820 Or like this:
2822 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2824 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2826 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2827 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2828 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2829 that argument specification.
2831 For example:
2833 \c %macro foo 1-3
2834 \c         ; Do something
2835 \c %endmacro
2836 \c %unmacro foo 1-3
2838 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2840 \c %macro bar 1-3
2841 \c         ; Do something
2842 \c %endmacro
2843 \c %unmacro bar 1
2845 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2846 specification does not match exactly.
2849 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2851 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2852 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2853 syntax of this feature looks like this:
2855 \c %if<condition>
2856 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2857 \c %elif<condition2>
2858 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2859 \c %else
2860 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2861 \c %endif
2863 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2865 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2866 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2868 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2869 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2870 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2871 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2873 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2874 single-line macro existence}
2876 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2877 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2878 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2879 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2881 For example, when debugging a program, you might want to write code
2882 such as
2884 \c           ; perform some function
2885 \c %ifdef DEBUG
2886 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2887 \c %endif
2888 \c           ; go and do something else
2890 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2891 version of the program which produced debugging messages, and remove
2892 the option to generate the final release version of the program.
2894 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2895 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2896 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2897 \i\c{%elifndef}.
2900 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2901 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2903 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2904 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2906 For example, you may be working with a large project and not have control
2907 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2908 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2909 does exist.
2911 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2912 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2914 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2916 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2918 \c %else
2920 \c      %macro MyMacro 1-3
2922 \c              ; insert code to define the macro
2924 \c      %endmacro
2926 \c %endif
2928 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2929 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2930 conflict.
2932 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2933 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2934 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2937 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2938 stack}
2940 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2941 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2942 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2943 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2944 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2946 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2947 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2950 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2951 arbitrary numeric expressions}
2953 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2954 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2955 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2956 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2957 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2959 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2960 a critical expression (see \k{crit}).
2962 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2963 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2964 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2965 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2966 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2967 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2968 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2969 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2970 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2971 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2972 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2973 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2974 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2975 for true and 0 for false.
2977 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2978 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2980 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2981 Identity\I{testing, exact text identity}
2983 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2984 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2985 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2986 Differences in white space are not counted.
2988 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2990 For example, the following macro pushes a register or number on the
2991 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2993 \c %macro  pushparam 1
2995 \c   %ifidni %1,ip
2996 \c         call    %%label
2997 \c   %%label:
2998 \c   %else
2999 \c         push    %1
3000 \c   %endif
3002 \c %endmacro
3004 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3005 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3006 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3007 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3009 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3010 Types\I{testing, token types}
3012 Some macros will want to perform different tasks depending on
3013 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3014 example, a string output macro might want to be able to cope with
3015 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3016 string.
3018 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3019 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3020 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3021 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3022 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3024 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3025 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3027 \c %macro writefile 2-3+
3029 \c   %ifstr %2
3030 \c         jmp     %%endstr
3031 \c     %if %0 = 3
3032 \c       %%str:    db      %2,%3
3033 \c     %else
3034 \c       %%str:    db      %2
3035 \c     %endif
3036 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3037 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3038 \c   %else
3039 \c                 mov     dx,%2
3040 \c                 mov     cx,%3
3041 \c   %endif
3042 \c                 mov     bx,%1
3043 \c                 mov     ah,0x40
3044 \c                 int     0x21
3046 \c %endmacro
3048 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3049 the following two ways:
3051 \c         writefile [file], strpointer, length
3052 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3054 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3055 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3056 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3057 it itself and works out the address and length for itself.
3059 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3060 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3061 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3062 which case, all but the first two would be lumped together into
3063 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3065 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3066 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3067 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3068 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3070 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3072 Some macros will want to do different things depending on if it is
3073 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3074 versus a multi-token sequence.
3076 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3077 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3078 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3080 For example:
3082 \c %iftoken 1
3084 will assemble the subsequent code, but
3086 \c %iftoken -1
3088 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3089 \c{-}, and the number \c{1}.
3091 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3092 variants are also provided.
3094 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3096 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3097 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3098 any tokens at all, whitespace excepted.
3100 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3101 variants are also provided.
3103 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3105 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3106 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3107 the \c{%!}\e{variable} directive exists.
3109 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3110 variants are also provided.
3112 Just as for \c{%!}\e{variable} the argument should be written as a
3113 string if it contains characters that would not be legal in an
3114 identifier.  See \k{getenv}.
3116 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3118 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3119 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3120 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3121 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3123 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3124 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3125 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3126 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3128 \c %assign i 0
3129 \c %rep    64
3130 \c         inc     word [table+2*i]
3131 \c %assign i i+1
3132 \c %endrep
3134 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3135 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3136 \c{[table+126]}.
3138 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3139 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3140 terminate the loop, like this:
3142 \c fibonacci:
3143 \c %assign i 0
3144 \c %assign j 1
3145 \c %rep 100
3146 \c %if j > 65535
3147 \c     %exitrep
3148 \c %endif
3149 \c         dw j
3150 \c %assign k j+i
3151 \c %assign i j
3152 \c %assign j k
3153 \c %endrep
3155 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3157 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3158 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3159 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3160 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3161 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3162 be gradually used up and other applications to start crashing.
3164 Note a maximum repeat count is limited by 62 bit number, though it
3165 is hardly possible that you ever need anything bigger.
3168 \H{files} Source Files and Dependencies
3170 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3172 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3174 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3175 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3176 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3178 \c %include "macros.mac"
3180 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3181 file containing the \c{%include} directive.
3183 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3184 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3185 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3186 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3187 line using the \c{-i} option.
3189 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3190 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3191 the form
3193 \c %ifndef MACROS_MAC
3194 \c     %define MACROS_MAC
3195 \c     ; now define some macros
3196 \c %endif
3198 then including the file more than once will not cause errors,
3199 because the second time the file is included nothing will happen
3200 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3202 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3203 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3204 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3207 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3209 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3210 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3211 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3212 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3214 For example,
3216 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3218 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3219 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3222 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3224 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3225 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3226 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3228 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3229 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3230 \c{INCBIN} directive looks like:
3232 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3233 \c %pathsearch dep %1
3234 \c %depend dep
3235 \c         incbin dep,%2
3236 \c %endmacro
3238 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3239 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3240 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3243 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3245 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3246 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3247 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3248 described in \k{macropkg}.
3250 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3251 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3252 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3253 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3255 \c %use altreg
3256 \c %use 'altreg'
3258 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3259 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3260 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3262 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3264 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3265 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3266 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3267 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3268 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3269 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3270 able to nest these loops.
3272 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3273 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3274 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3275 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3276 define labels that are local to a particular context on the stack.
3279 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3280 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3282 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3283 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3284 which is the name of the context. For example:
3286 \c %push    foobar
3288 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3289 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3290 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3291 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3292 single macro definition.)
3294 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3295 context from the context stack and destroys it, along with any
3296 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3297 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3300 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3302 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3303 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3304 is used to define a label which is local to the context on the top
3305 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3306 above could be implemented by means of:
3308 \c %macro repeat 0
3310 \c     %push   repeat
3311 \c     %$begin:
3313 \c %endmacro
3315 \c %macro until 1
3317 \c         j%-1    %$begin
3318 \c     %pop
3320 \c %endmacro
3322 and invoked by means of, for example,
3324 \c         mov     cx,string
3325 \c         repeat
3326 \c         add     cx,3
3327 \c         scasb
3328 \c         until   e
3330 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3331 in \c{AL}.
3333 If you need to define, or access, labels local to the context
3334 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3335 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3338 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3340 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3341 a particular context, in just the same way:
3343 \c %define %$localmac 3
3345 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3346 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3347 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3350 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup} \e{(deprecated)}
3352 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3353 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3354 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3355 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3356 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3357 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3358 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3359 result in an \e{expression syntax error}.
3361 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3363 \c %macro ctxthru 0
3364 \c %push ctx1
3365 \c     %assign %$external 1
3366 \c         %push ctx2
3367 \c             %assign %$internal 1
3368 \c             mov eax, %$external
3369 \c             mov eax, %$internal
3370 \c         %pop
3371 \c %pop
3372 \c %endmacro
3374 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3375 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3376 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3377 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3378 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3379 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3380 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3381 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3382 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3384 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3386 \c %macro ctxthru 0
3387 \c %push ctx1
3388 \c     %assign %$external 1
3389 \c         %push ctx2
3390 \c             %assign %$internal 1
3391 \c             mov eax, %$$external
3392 \c             mov eax, %$internal
3393 \c         %pop
3394 \c %pop
3395 \c %endmacro
3397 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3398 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3399 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3400 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3401 unintuitive or erroneous.
3404 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3406 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3407 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3408 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3409 have the side effect of destroying all context-local labels and
3410 macros associated with the context that was just popped.
3412 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3413 with a different name, without touching the associated macros and
3414 labels. So you could replace the destructive code
3416 \c %pop
3417 \c %push   newname
3419 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3422 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3424 This example makes use of almost all the context-stack features,
3425 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3426 implement a block IF statement as a set of macros.
3428 \c %macro if 1
3430 \c     %push if
3431 \c     j%-1  %$ifnot
3433 \c %endmacro
3435 \c %macro else 0
3437 \c   %ifctx if
3438 \c         %repl   else
3439 \c         jmp     %$ifend
3440 \c         %$ifnot:
3441 \c   %else
3442 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3443 \c   %endif
3445 \c %endmacro
3447 \c %macro endif 0
3449 \c   %ifctx if
3450 \c         %$ifnot:
3451 \c         %pop
3452 \c   %elifctx      else
3453 \c         %$ifend:
3454 \c         %pop
3455 \c   %else
3456 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3457 \c   %endif
3459 \c %endmacro
3461 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3462 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3463 that the macros are issued in the right order (for example, not
3464 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3465 not.
3467 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3468 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3469 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3470 to do different things depending on whether the context on top of
3471 the stack is \c{if} or \c{else}.
3473 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3474 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3475 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3476 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3477 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3479 A sample usage of these macros might look like:
3481 \c         cmp     ax,bx
3483 \c         if ae
3484 \c                cmp     bx,cx
3486 \c                if ae
3487 \c                        mov     ax,cx
3488 \c                else
3489 \c                        mov     ax,bx
3490 \c                endif
3492 \c         else
3493 \c                cmp     ax,cx
3495 \c                if ae
3496 \c                        mov     ax,cx
3497 \c                endif
3499 \c         endif
3501 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3502 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3503 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3504 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3507 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3509 The following preprocessor directives provide a way to use
3510 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3512 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3514 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3516 \b\c{%local}  (see \k{local})
3519 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3521 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3522 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3523 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3525 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3526 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3527 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3528 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3530 \c some_function:
3532 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3533 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3534 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3536 \c         mov     ax,[i]
3537 \c         mov     bx,[j_ptr]
3538 \c         add     ax,[bx]
3539 \c         ret
3541 \c     %pop                       ; restore original context
3543 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3544 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3545 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3546 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3549 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3551 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3552 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3553 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3554 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3555 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3557 \c %stacksize flat
3559 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3560 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3561 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3563 \c %stacksize flat64
3565 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3566 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3567 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3569 \c %stacksize large
3571 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3572 assumes that a far form of call was used to get to this address
3573 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3575 \c %stacksize small
3577 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3578 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3579 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3580 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3581 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3582 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3583 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3584 (see \k{local}).
3587 \S{local} \i\c{%local} Directive
3589 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3590 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3591 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3592 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3593 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3594 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3595 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3596 instruction.
3597 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3598 An example of its use is the following:
3600 \c silly_swap:
3602 \c     %push mycontext             ; save the current context
3603 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3604 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3605 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3607 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3608 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3609 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3610 \c         mov     ax,bx
3611 \c         mov     dx,cx
3612 \c         mov     bx,[old_ax]
3613 \c         mov     cx,[old_dx]
3614 \c         leave                   ; restore old bp
3615 \c         ret                     ;
3617 \c     %pop                        ; restore original context
3619 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3620 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3621 current context before the \c{%local} directive may be used.
3622 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3623 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3624 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3625 as shown in the example.
3628 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3630 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3631 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3632 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3633 right macros by means of code like this:
3635 \c %ifdef F1
3636 \c     ; do some setup
3637 \c %elifdef F2
3638 \c     ; do some different setup
3639 \c %else
3640 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3641 \c %endif
3643 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3644 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3645 having to wait until the program crashes on being run and then not
3646 knowing what went wrong.
3648 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3650 \c %ifdef F1
3651 \c     ; do some setup
3652 \c %elifdef F2
3653 \c     ; do some different setup
3654 \c %else
3655 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3656 \c     %define F1
3657 \c %endif
3659 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3660 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3661 depend on symbol values.
3663 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3664 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3665 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3666 messages.
3668 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3669 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3670 are expanded in it, which can be used to display more information to
3671 the user.  For example:
3673 \c %if foo > 64
3674 \c     %assign foo_over foo-64
3675 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3676 \c %endif
3679 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3681 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3682 information from external sources. Currently they include:
3684 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3685 preprocessor (see \k{line}).
3687 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3688 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3690 \S{line} \i\c{%line} Directive
3692 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3693 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3694 this other file would be an original source file, with the current
3695 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3696 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3697 number of the original source file, instead of the file that is being
3698 read by NASM.
3700 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3701 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3702 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3704 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3706 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3707 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3708 which specifies a line increment value; each line of the input file
3709 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3710 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3711 specifies the file name of the original source file.
3713 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3714 all file name and line numbers relative to the values specified
3715 therein.
3718 \S{getenv} \i\c{%!}\e{variable}: Read an Environment Variable.
3720 The \c{%!}\e{variable} directive makes it possible to read the value of an
3721 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3722 to store the contents of an environment variable into a string, which
3723 could be used at some other point in your code.
3725 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO},
3726 and you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program as
3727 a quoted string. You could do that as follows:
3729 \c %defstr FOO          %!FOO
3731 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3733 If the name of the environment variable contains non-identifier
3734 characters, you can use string quotes to surround the name of the
3735 variable, for example:
3737 \c %defstr C_colon      %!'C:'
3740 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3742 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3743 when it starts to process any source file. If you really need a
3744 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3745 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3746 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3748 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3749 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3750 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3751 described here.
3754 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3756 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3757 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3758 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3759 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3760 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3761 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3762 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3764 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3765 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3768 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3770 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3771 representing the full version number of the version of nasm being used.
3772 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3773 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3774 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3775 would be equivalent to:
3777 \c         dd      0x00622001
3781 \c         db      1,32,98,0
3783 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3784 line is used just to give an indication of the order that the separate
3785 values will be present in memory.
3788 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3790 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3791 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3793 \c         db      __NASM_VER__
3795 would expand to
3797 \c         db      "0.98.32"
3800 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3802 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3803 name and line number containing the current instruction. The macro
3804 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3805 current input file (which may change through the course of assembly
3806 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3807 numeric constant giving the current line number in the input file.
3809 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3810 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3811 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3812 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3813 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3814 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3815 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3816 here'. You could then write a macro
3818 \c %macro  notdeadyet 0
3820 \c         push    eax
3821 \c         mov     eax,__LINE__
3822 \c         call    stillhere
3823 \c         pop     eax
3825 \c %endmacro
3827 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3828 find the crash point.
3831 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3833 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3834 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3835 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3836 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3837 mode-dependent macros.
3839 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3841 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3842 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3843 list.
3845 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3846 \c  %define NEWLINE 13, 10
3847 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3848 \c  %define NEWLINE 10
3849 \c %endif
3852 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3854 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3855 assembly session.
3857 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3858 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3859 respectively.)
3861 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3862 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3863 \c{HHMMSS} respectively.
3865 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3866 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3867 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3868 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3870 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3871 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3872 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3873 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3874 undefined.
3876 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3877 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3878 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3879 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3880 local time as if it was UTC.
3882 All instances of time and date macros in the same assembly session
3883 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3884 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3885 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3886 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3887 clock:
3889 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3890 \c       __TIME__             "00:00:42"
3891 \c       __DATE_NUM__         20100101
3892 \c       __TIME_NUM__         000042
3893 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3894 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3895 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3896 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3897 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3900 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3901 Include Test
3903 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3904 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3905 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3906 testing if a particular package is invoked or not.
3908 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3909 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3912 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3914 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3915 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3916 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3917 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3919 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3920 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3921 change in future versions of NASM.}
3924 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3926 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3927 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3928 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3929 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3931 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3932 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3933 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3934 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3935 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
3936 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
3937 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
3938 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
3939 the definition.
3941 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3942 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3944 \c struc   mytype
3946 \c   mt_long:      resd    1
3947 \c   mt_word:      resw    1
3948 \c   mt_byte:      resb    1
3949 \c   mt_str:       resb    32
3951 \c endstruc
3953 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3954 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3955 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3956 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3958 The reason why the structure type name is defined at zero by default
3959 is a side effect of allowing structures to work with the local label
3960 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3961 more than one structure, you can define the above structure like this:
3963 \c struc mytype
3965 \c   .long:        resd    1
3966 \c   .word:        resw    1
3967 \c   .byte:        resb    1
3968 \c   .str:         resb    32
3970 \c endstruc
3972 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3973 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3975 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3976 support any form of period notation to refer to the elements of a
3977 structure once you have one (except the above local-label notation),
3978 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3979 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3980 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3981 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3983 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
3984 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
3986 \c push ebp
3987 \c mov ebp, esp
3988 \c sub esp, 40
3990 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
3992 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
3994 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
3995 a base offset:
3997 \c struc mytype, -40
3999 And access an element this way:
4001 \c mov [ebp + mytype.word], ax
4004 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
4005 \i{Instances of Structures}
4007 Having defined a structure type, the next thing you typically want
4008 to do is to declare instances of that structure in your data
4009 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4010 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4011 you code something like this:
4013 \c mystruc:
4014 \c     istruc mytype
4016 \c         at mt_long, dd      123456
4017 \c         at mt_word, dw      1024
4018 \c         at mt_byte, db      'x'
4019 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4021 \c     iend
4023 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4024 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4025 specified structure field, and then to declare the specified data.
4026 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4027 they were specified in the structure definition.
4029 If the data to go in a structure field requires more than one source
4030 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4031 the \c{AT} line. For example:
4033 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4034 \c                     db      190,100,0
4036 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4037 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4038 line:
4040 \c         at mt_str
4041 \c                 db      'hello, world'
4042 \c                 db      13,10,0
4045 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
4047 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4048 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4049 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4050 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4052 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4053 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4054 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4055 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4056 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4058 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4059 both compute the number of additional bytes required to bring the
4060 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4061 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4062 perform the alignment.
4064 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4065 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4066 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4067 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4068 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4069 except for special purposes.
4071 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4072 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4073 power of two, or if their second argument generates more than one
4074 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4075 thing.
4077 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4078 be used within structure definitions:
4080 \c struc mytype2
4082 \c   mt_byte:
4083 \c         resb 1
4084 \c         alignb 2
4085 \c   mt_word:
4086 \c         resw 1
4087 \c         alignb 4
4088 \c   mt_long:
4089 \c         resd 1
4090 \c   mt_str:
4091 \c         resb 32
4093 \c endstruc
4095 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4096 relative to the base of the structure.
4098 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4099 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4100 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4101 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4102 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4103 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4104 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4106 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4107 See \k{sectalign} for details.
4109 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4112 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4114 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4115 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4116 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4118 For example the directive
4120 \c SECTALIGN 16
4122 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4123 not be decreased, the magnitude may grow only.
4125 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4126 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4127 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4128 at all use the directive
4130 \c SECTALIGN OFF
4132 It is still possible to turn in on again by
4134 \c SECTALIGN ON
4137 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4139 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4140 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4141 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4142 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4144 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4145 quoted or not.
4148 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4150 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4151 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4152 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4153 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4154 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4155 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4157 Example use:
4159 \c %use altreg
4161 \c proc:
4162 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4163 \c       ret
4165 See also \k{reg64}.
4168 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4170 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4171 macro which is more powerful than the default (and
4172 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4173 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4174 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4175 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4176 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4177 sequence.
4179 The specific instructions generated can be controlled with the
4180 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4181 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4182 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4183 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4185 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4186 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4187 default.
4189 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4190 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4191 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4193 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4194 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4195 threshold is 16.
4197 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4198 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4199 threshold is 16.
4201 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4202 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4203 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4204 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4206 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4207 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4208 are used internally by this macro package.
4211 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4213 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4215 \c %define Inf             __Infinity__
4216 \c %define NaN             __QNaN__
4217 \c %define QNaN            __QNaN__
4218 \c %define SNaN            __SNaN__
4220 \c %define float8(x)       __float8__(x)
4221 \c %define float16(x)      __float16__(x)
4222 \c %define float32(x)      __float32__(x)
4223 \c %define float64(x)      __float64__(x)
4224 \c %define float80m(x)     __float80m__(x)
4225 \c %define float80e(x)     __float80e__(x)
4226 \c %define float128l(x)    __float128l__(x)
4227 \c %define float128h(x)    __float128h__(x)
4230 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4232 This package contains a set of macros which implement integer
4233 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4234 are most conveniently accessed via this macro package.
4236 The macros provided are:
4238 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4240 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4241 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4242 between the functions is their respective behavior if the argument
4243 provided is not a power of two.
4245 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generates an error if
4246 the argument is not a power of two.
4248 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4249 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4251 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4252 power of two.
4254 The functions \i\c{ilog2fw()} (alias \i\c{ilog2w()}) and
4255 \i\c{ilog2cw()} generate a warning if the argument is not a power of
4256 two, but otherwise behaves like \c{ilog2f()} and \c{ilog2c()},
4257 respectively.
4260 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4262 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4263 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4264 directives. These are described in this chapter.
4266 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4267 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4268 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4269 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4270 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4271 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4273 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4274 directives are not.
4276 In addition to the universal directives described in this chapter,
4277 each object file format can optionally supply extra directives in
4278 order to control particular features of that file format. These
4279 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4280 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4283 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4285 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4286 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4287 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4288 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4290 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4291 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4292 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4293 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4294 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4295 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4296 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4297 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4299 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4300 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4301 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4302 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4303 device drivers and boot loader software.
4305 The \c{BITS} directive can also be used to generate code for a
4306 different mode than the standard one for the output format.
4308 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4309 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4310 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4311 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4313 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4314 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4315 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4316 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4317 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4318 need an 0x67.
4320 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4321 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4322 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4324 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4325 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4326 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4327 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4328 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4329 necessary.
4331 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4332 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4333 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4334 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4335 REX prefix is used.
4337 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4338 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4339 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4341 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4343 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4345 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4346 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4349 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4351 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4352 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4353 specify most features directly.  However, this is occasionally
4354 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4355 to use.
4357 Currently, \c{DEFAULT} can set \c{REL} & \c{ABS} and \c{BND} & \c{NOBND}.
4359 \S{REL & ABS} \i\c{REL} & \i\c{ABS}: RIP-relative addressing
4361 This sets whether registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative
4362 or not. By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4363 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4364 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4365 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4367 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4368 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4369 other special functions in 64-bit mode, and generating
4370 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4372 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4374 \S{BND & NOBND} \i\c{BND} & \i\c{NOBND}: \c{BND} prefix
4376 If \c{DEFAULT BND} is set, all bnd-prefix available instructions following
4377 this directive are prefixed with bnd. To override it, \c{NOBND} prefix can
4378 be used.
4380 \c  DEFAULT BND
4381 \c      call foo            ; BND will be prefixed
4382 \c      nobnd call foo      ; BND will NOT be prefixed
4384 \c{DEFAULT NOBND} can disable \c{DEFAULT BND} and then \c{BND} prefix will be
4385 added only when explicitly specified in code.
4387 \c{DEFAULT BND} is expected to be the normal configuration for writing
4388 MPX-enabled code.
4390 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4391 Sections}
4393 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4394 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4395 which section of the output file the code you write will be
4396 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4397 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4398 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4399 define a new section, if you try to switch to a section that does
4400 not (yet) exist.
4402 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4403 \k{multisec}), all support
4404 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4405 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4406 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4407 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4408 name that has one.
4411 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4413 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4414 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4415 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4416 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4417 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4418 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4419 it. So the user-level directive
4421 \c         SECTION .text
4423 expands to the two lines
4425 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4426 \c         [SECTION .text]
4428 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4429 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4430 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4432 \c %macro  writefile 2+
4434 \c         [section .data]
4436 \c   %%str:        db      %2
4437 \c   %%endstr:
4439 \c         __SECT__
4441 \c         mov     dx,%%str
4442 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4443 \c         mov     bx,%1
4444 \c         mov     ah,0x40
4445 \c         int     0x21
4447 \c %endmacro
4449 This form of the macro, once passed a string to output, first
4450 switches temporarily to the data section of the file, using the
4451 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4452 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4453 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4454 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4455 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4456 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4457 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4458 code in any of several separate code sections.
4461 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4463 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4464 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4465 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4466 given absolute address. The only instructions you can use in this
4467 mode are the \c{RESB} family.
4469 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4471 \c absolute 0x1A
4473 \c     kbuf_chr    resw    1
4474 \c     kbuf_free   resw    1
4475 \c     kbuf        resw    16
4477 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4478 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4479 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4481 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4482 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4484 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4485 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4487 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4488 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4489 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4490 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4492 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4494 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4496 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4497 \c setup:
4498 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4500 \c absolute setup
4502 \c runtimevar1     resw    1
4503 \c runtimevar2     resd    20
4505 \c tsr_end:
4507 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4508 after the setup has finished running, the space it took up can be
4509 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4510 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4511 needs to be made resident.
4514 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4516 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4517 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4518 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4519 defined in some other module and needs to be referred to by this
4520 one. Not every object-file format can support external variables:
4521 the \c{bin} format cannot.
4523 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4524 argument is the name of a symbol:
4526 \c extern  _printf
4527 \c extern  _sscanf,_fscanf
4529 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4530 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4531 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4532 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4533 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4534 by means of the directive
4536 \c extern  _variable:wrt dgroup
4538 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4539 only in that it can take only one argument at a time: the support
4540 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4542 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4543 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4544 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4547 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4549 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4550 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4551 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4552 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4553 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4555 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4556 the definition of the symbol.
4558 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4559 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4560 \c{GLOBAL} directive. For example:
4562 \c global _main
4563 \c _main:
4564 \c         ; some code
4566 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4567 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4568 example, lets you specify whether global data items are functions or
4569 data:
4571 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4573 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4574 user-level form only in that it can take only one argument at a
4575 time.
4578 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4580 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4581 A common variable is much like a global variable declared in the
4582 uninitialized data section, so that
4584 \c common  intvar  4
4586 is similar in function to
4588 \c global  intvar
4589 \c section .bss
4591 \c intvar  resd    1
4593 The difference is that if more than one module defines the same
4594 common variable, then at link time those variables will be
4595 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4596 at the same piece of memory.
4598 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4599 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4600 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4601 specify the alignment requirements of a common variable:
4603 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4604 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4606 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4607 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4608 only one argument at a time.
4611 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4613 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4614 are available on the specified CPU.
4616 Options are:
4618 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4620 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4622 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4624 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4626 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4628 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4630 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4632 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4634 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4636 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4638 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4640 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4642 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4644 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4646 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4648 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4650 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4652 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4653 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4654 instructions are available.
4657 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4659 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4660 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4661 this behaviour:
4663 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4665 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4667 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4669 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4671 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4673 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4675 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4677 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4678 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4679 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4681 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4682 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4685 \H{asmdir-warning} \i\c{[WARNING]}: Enable or disable warnings
4687 The \c{[WARNING]} directive can be used to enable or disable classes
4688 of warnings in the same way as the \c{-w} option, see \k{opt-w} for
4689 more details about warning classes.
4691 \b \c{[warning +}\e{warning-class}\c{]} enables warnings for
4692    \e{warning-class}.
4694 \b \c{[warning -}\e{warning-class}\c{]} disables warnings for
4695    \e{warning-class}.
4697 \b \c{[warning *}\e{warning-class}\c{]} restores \e{warning-class} to
4698    the original value, either the default value or as specified on the
4699    command line.
4701 The \c{[WARNING]} directive also accepts the \c{all}, \c{error} and
4702 \c{error=}\e{warning-class} specifiers.
4704 No "user form" (without the brackets) currently exists.
4707 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4709 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4710 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4711 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4712 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4713 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4714 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4716 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4717 output file based on the input file name and the chosen output
4718 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4719 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4720 name, and substituting an extension defined by the output format.
4721 The extensions are given with each format below.
4724 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4726 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4727 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4728 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4729 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4730 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4731 development.
4733 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4734 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4736 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4737 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4738 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4739 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4741 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4742 leaves your file name as it is once the original extension has been
4743 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4744 into a binary file called \c{binprog}.
4747 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4749 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4750 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4751 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4752 the program begins at when it is loaded into memory.
4754 For example, the following code will generate the longword
4755 \c{0x00000104}:
4757 \c         org     0x100
4758 \c         dd      label
4759 \c label:
4761 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4762 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4763 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4764 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4765 offset which is added to all internal address references within the
4766 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4767 does. See \k{proborg} for further comments.
4770 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4771 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4773 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4774 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4775 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4776 end of the section-definition line. For example,
4778 \c section .data   align=16
4780 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4781 aligned on a 16-byte boundary.
4783 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4784 section start address must be forced to zero. The alignment value
4785 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4786 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4789 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4791 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4792 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4794 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4795 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4796 of course).
4798 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4799 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4800 \i\c{start=}.
4802 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4803 for the calculation of all memory references within that section
4804 with \i\c{vstart=}.
4806 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4807 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4808 start address.
4810 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4811 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4812 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4814 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4815 is directed by default into the \c{.text} section.
4817 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4818 by default.
4820 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4821 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4822 has been specified.
4824 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4825 alignment has been specified.
4827 \b Sections may not overlap.
4829 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4830 which may be used in your code.
4832 \S{map}\i{Map Files}
4834 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4835 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4836 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4837 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4838 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4839 brackets must be used.
4842 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4844 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4845 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4846 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4847 similar utilities.
4849 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4850 the \c{ith} file format.
4852 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4855 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4857 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4858 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4859 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4860 similar utilities.
4862 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4863 the \c{srec} file format.
4865 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4868 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4870 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4871 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4872 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4873 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4875 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4877 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4878 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4879 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4880 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4881 file format.
4883 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4884 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4885 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4887 If your source file contains code before specifying an explicit
4888 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4889 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4891 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4892 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4893 address of the segment. So, for example:
4895 \c segment data
4897 \c dvar:   dw      1234
4899 \c segment code
4901 \c function:
4902 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4903 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4904 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4905 \c         ret
4907 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4908 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4909 like
4911 \c extern  foo
4913 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4914 \c       mov   ds,ax
4915 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4916 \c       mov   es,ax
4917 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4918 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4921 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4922 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4924 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4925 directive to allow you to specify various properties of the segment
4926 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4927 end of the segment-definition line. For example,
4929 \c segment code private align=16
4931 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4932 segment, and requires that the portion of it described in this code
4933 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4935 The available qualifiers are:
4937 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4938 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4939 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4940 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4941 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4942 than stuck end-to-end.
4944 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4945 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4946 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4947 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4948 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4949 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4950 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4951 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4952 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4954 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4955 indicates to the linker that segments of the same class should be
4956 placed near each other in the output file. The class name can be any
4957 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4959 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4960 as an argument, and provides overlay information to an
4961 overlay-capable linker.
4963 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4964 the effect of recording the choice in the object file and also
4965 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4966 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4968 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4969 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4970 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4971 defines the group if it is not already defined.
4973 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4974 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4975 are currently known to make sensible use of this feature;
4976 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4977 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4978 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4980 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4981 class, no overlay, and \c{USE16}.
4984 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4986 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4987 single segment register can be used to refer to all the segments in
4988 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4989 you can code
4991 \c segment data
4993 \c         ; some data
4995 \c segment bss
4997 \c         ; some uninitialized data
4999 \c group dgroup data bss
5001 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
5002 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
5003 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
5004 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
5005 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
5006 segment register.
5008 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
5009 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
5010 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
5011 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
5012 base rather than the segment base.
5014 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
5015 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5016 segment which is part of more than one group will default to being
5017 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5019 A group does not have to contain any segments; you can still make
5020 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5021 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5022 \c{FLAT} with no segments in it.
5025 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5027 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5028 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5029 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5030 segment, group and symbol names that are written to the object file
5031 to be forced to upper case just before being written. Within a
5032 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5033 be written entirely in upper case if desired.
5035 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5038 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5039 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5041 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5042 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5043 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5044 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5046 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5047 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5048 wish to import and the name of the library you wish to import it
5049 from. For example:
5051 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5053 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5054 known in the library you are importing it from, in case this is not
5055 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5056 once you have imported it. For example:
5058 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5061 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5062 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5064 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5065 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5066 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5067 using the \c{EXPORT} directive.
5069 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5070 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5071 optional second parameter (separated by white space from the first)
5072 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5073 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5074 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5075 off.
5077 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5078 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5079 space. If further parameters are given, the external name must also
5080 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5081 available attributes are:
5083 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5084 resident by the system loader. This is an optimisation for
5085 frequently used symbols imported by name.
5087 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5088 does not make use of any initialized data.
5090 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5091 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5092 between 32-bit and 16-bit segments.
5094 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5095 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5096 the desired number.
5098 For example:
5100 \c     export  myfunc
5101 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5102 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5103 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5106 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5107 Point}
5109 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5110 define the program entry point, where execution will begin when the
5111 program is run. If the object file that defines the entry point is
5112 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5113 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5114 begin.
5117 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5118 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5120 If you declare an external symbol with the directive
5122 \c     extern  foo
5124 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5125 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5126 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5127 \c{foo} you will usually need to do something like
5129 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5130 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5131 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5133 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5134 is going to be accessible from a given segment or group, say
5135 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5136 simply code
5138 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5140 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5141 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5142 alternative form
5144 \c     extern  foo:wrt dgroup
5146 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5147 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5148 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5149 \c{foo wrt dgroup}.
5151 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5152 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5153 your program. It can also be applied to common variables: see
5154 \k{objcommon}.
5157 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5158 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5160 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5161 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5162 specify which your variables should be by the use of the syntax
5164 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5165 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5167 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5168 OMF specification says that they are declared as a number of
5169 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5170 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5171 five-byte elements or one ten-byte element.
5173 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5174 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5175 the variable size, to match when resolving common variables declared
5176 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5177 the element size on your far common variables. This is done by the
5178 following syntax:
5180 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5181 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5183 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5184 keyword is not required when an element size is specified, since
5185 only far commons may have element sizes at all. So the above
5186 declarations could equivalently be
5188 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5189 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5191 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5192 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5193 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5195 \c common  foo     10:wrt dgroup
5196 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5197 \c common  baz     24:wrt data:6
5200 \S{objdepend} Embedded File Dependency Information
5202 Since NASM 2.13.02, \c{obj} files contain embedded dependency file
5203 information.  To suppress the generation of dependencies, use
5205 \c %pragma obj nodepend
5208 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5210 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5211 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5212 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5213 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5215 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5217 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5218 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5219 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5220 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5221 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5222 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5223 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5224 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5227 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5228 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5230 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5231 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5232 and properties of sections you declare. Section types and properties
5233 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5234 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5235 these qualifiers.
5237 The available qualifiers are:
5239 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5240 code section. This marks the section as readable and executable, but
5241 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5242 section is code.
5244 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5245 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5246 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5247 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5249 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5250 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5251 constants in it.
5253 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5254 which is not included in the executable file by the linker, but may
5255 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5256 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5257 linker to interpret the contents of the section as command-line
5258 options.
5260 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5261 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5262 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5263 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5264 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5265 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5266 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5267 for data (and BSS) sections.
5268 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5269 alignment), though the value does not matter.
5271 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5272 qualifiers are:
5274 \c section .text    code  align=16
5275 \c section .data    data  align=4
5276 \c section .rdata   rdata align=8
5277 \c section .bss     bss   align=4
5279 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5281 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5283 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5284 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5285 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5286 designated read-only table and have alleged entry point verified
5287 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5288 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5289 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5290 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5291 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5292 will not be performed for application in question. Table omission is by
5293 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5294 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5295 \c{/safeseh} command line option.
5297 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5298 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5299 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5301 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5303 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5305 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5306 line to source code:
5308 \c $@feat.00 equ 1
5310 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5311 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5312 developer would choose to assign another value in source file, it would
5313 still be perfectly possible.
5315 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5316 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5317 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5318 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5319 table." Its typical use would be:
5321 \c section .text
5322 \c extern  _MessageBoxA@16
5323 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5324 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5325 \c %endif
5326 \c handler:
5327 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5328 \c         push    DWORD caption
5329 \c         push    DWORD text
5330 \c         push    DWORD 0
5331 \c         call    _MessageBoxA@16
5332 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5333 \c                         ; for exception handler
5334 \c         ret
5335 \c global  _main
5336 \c _main:
5337 \c         push    DWORD handler
5338 \c         push    DWORD [fs:0]
5339 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5340 \c         xor     eax,eax
5341 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5342 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5343 \c         add     esp,4
5344 \c         ret
5345 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5346 \c caption:db      'SEGV',0
5348 \c section .drectve info
5349 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5351 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5352 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5353 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5354 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5355 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5356 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5357 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5358 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5359 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5360 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5361 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5362 no notification is provided and user is left with no clue on what
5363 caused application failure.
5365 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5366 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5367 data for "safe exception handler table" causes no backward
5368 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5369 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5371 \S{codeview} Debugging formats for Windows
5372 \I{Windows debugging formats}
5374 The \c{win32} and \c{win64} formats support the Microsoft CodeView
5375 debugging format.  Currently CodeView version 8 format is supported
5376 (\i\c{cv8}), but newer versions of the CodeView debugger should be
5377 able to handle this format as well.
5380 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5382 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5383 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5384 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5385 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5386 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5388 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5390 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5391 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5392 references. Consider a switch dispatch table:
5394 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5395 \c         ...
5396 \c dsptch: dq      case0
5397 \c         dq      case1
5398 \c         ...
5400 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5401 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5403 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5405 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5407 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5408 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5410 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5411 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5412 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5413 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5414 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5415 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5416 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5417 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5418 But no worry, it's trivial to fix:
5420 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5421 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5422 \c         jmp     rbx
5423 \c         ...
5424 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5425 \c         dq      case1-dsptch
5426 \c         ...
5428 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5429 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5430 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5431 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5432 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5433 these image-relative references:
5435 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5436 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5437 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5438 \c         add     rbx,rax
5439 \c         jmp     rbx
5440 \c         ...
5441 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5442 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5444 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5445 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5446 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5447 become apparent in next paragraph.
5449 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5450 operand only:
5452 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5453 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5454 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5455 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5457 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5459 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5460 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5461 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5462 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5463 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5464 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5465 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5466 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5467 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5468 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5469 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5470 top of the stack.
5472 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5473 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5474 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5475 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5476 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5477 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5478 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5479 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5480 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5481 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5482 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5483 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5484 copying caller's return address to the top of stack and this would
5485 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5486 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5487 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5488 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5489 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5490 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5491 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5492 no, no trace of failure is left.
5494 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5495 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5496 is checked for presence of reference to custom language-specific
5497 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5498 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5499 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5500 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5501 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5502 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5503 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5504 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5505 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5506 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5507 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5508 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5509 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5510 terminating the application.
5512 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5513 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5514 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5515 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5516 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5517 leaf function:
5519 \c default rel
5520 \c section .text
5521 \c extern  MessageBoxA
5522 \c handler:
5523 \c         sub     rsp,40
5524 \c         mov     rcx,0
5525 \c         lea     rdx,[text]
5526 \c         lea     r8,[caption]
5527 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5528 \c         call    MessageBoxA
5529 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5530 \c                         ; for exception handler
5531 \c         add     rsp,40
5532 \c         ret
5533 \c global  main
5534 \c main:
5535 \c         xor     rax,rax
5536 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5537 \c         ret
5538 \c main_end:
5539 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5540 \c caption:db      'SEGV',0
5542 \c section .pdata  rdata align=4
5543 \c         dd      main wrt ..imagebase
5544 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5545 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5546 \c section .xdata  rdata align=8
5547 \c xmain:  db      9,0,0,0
5548 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5549 \c section .drectve info
5550 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5552 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5553 start and end addresses of function" along with reference to associated
5554 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5555 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5556 designated exception handler. References are \e{required} to be
5557 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5558 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5559 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5560 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5561 references, not only above listed required ones, placed into these two
5562 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5563 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5564 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5565 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5567 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5568 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5569 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5570 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5571 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5572 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5573 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5574 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5575 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5576 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5577 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5578 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5579 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5580 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5581 unwinding procedure. Consider following example:
5583 \c function:
5584 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5585 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5586 \c         push    rbx
5587 \c         push    rbp
5588 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5589 \c         sub     r11,rcx
5590 \c         and     r11,-64
5591 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5592 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5593 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5594 \c magic_point:
5595 \c         ...
5596 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5597 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5598 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5599 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5600 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5601 \c         ret
5603 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5604 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5605 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5606 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5607 custom language-specific exception handler would look like this:
5609 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5610 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5611 \c {   ULONG64 *rsp;
5612 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5613 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5614 \c     else
5615 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5616 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5617 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5618 \c         context->R15 = rsp[-1];
5619 \c     }
5620 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5622 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5623 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5624 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5625 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5626 \c     return ExceptionContinueSearch;
5627 \c }
5629 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5630 structure does not have to contain any information about stack frame
5631 and its layout.
5633 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5635 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5636 linking with the \i{DJGPP} linker.
5638 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5640 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5641 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5642 the \c{info} section type are not supported.
5644 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5646 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces Mach-O
5647 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5648 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5650 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5652 \S{machosect} \c{macho} extensions to the \c{SECTION} Directive
5653 \I{SECTION, macho extensions to}
5655 The \c{macho} output format specifies section names in the format
5656 "\e{segment}\c{,}\e{section}".  No spaces are allowed around the
5657 comma.  The following flags can also be specified:
5659 \b \c{data} - this section contains initialized data items
5661 \b \c{text} - this section contains code exclusively
5663 \b \c{mixed} - this section contains both code and data
5665 \b \c{bss} - this section is uninitialized and filled with zero
5667 \b \c{zerofill} - same as \c{bss}
5669 \b \c{no_dead_strip} - inhibit dead code stripping for this section
5671 \b \c{live_support} - set the live support flag for this section
5673 \b \c{strip_static_syms} - strip static symbols for this section
5675 \b \c{debug} - this section contains debugging information
5677 \b \c{align=}\e{alignment} - specify section alignment
5679 The default is \c{data}, unless the section name is \c{__text} or
5680 \c{__bss} in which case the default is \c{text} or \c{bss},
5681 respectively.
5683 For compatibility with other Unix platforms, the following standard
5684 names are also supported:
5686 \c .text    = __TEXT,__text  text
5687 \c .rodata  = __DATA,__const data
5688 \c .data    = __DATA,__data  data
5689 \c .bss     = __DATA,__bss   bss
5691 If the \c{.rodata} section contains no relocations, it is instead put
5692 into the \c{__TEXT,__const} section unless this section has already
5693 been specified explicitly.  However, it is probably better to specify
5694 \c{__TEXT,__const} and \c{__DATA,__const} explicitly as appropriate.
5696 \S{machotls} \i{Thread Local Storage in Mach-O}\I{TLS}: \c{macho} special
5697 symbols and \i\c{WRT}
5699 Mach-O defines the following special symbols that can be used on the
5700 right-hand side of the \c{WRT} operator:
5702 \b \c{..tlvp} is used to specify access to thread-local storage.
5704 \b \c{..gotpcrel} is used to specify references to the Global Offset
5705    Table.  The GOT is supported in the \c{macho64} format only.
5707 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{subsections_via_symbols}
5709 The directive \c{subsections_via_symbols} sets the
5710 \c{MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS} flag in the Mach-O header, which tells
5711 the linker that the symbols in the file matches the conventions
5712 required to allow for link-time dead code elimination.
5714 This directive takes no arguments.
5716 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5717 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5718 non-Mach-O builds of the same source code:
5720 \c      %pragma macho subsections_via_symbols
5722 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{no_dead_strip}
5724 The directive \c{no_dead_strip} sets the Mach-O \c{SH_NO_DEAD_STRIP}
5725 section flag on the section containing a a specific symbol.  This
5726 directive takes a list of symbols as its arguments.
5728 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5729 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5730 non-Mach-O builds of the same source code:
5732 \c      %pragma macho no_dead_strip symbol...
5735 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5736 Format} Object Files
5738 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
5739 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
5740 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
5741 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf} provides a default output
5742 file-name extension of \c{.o}.  \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5744 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
5745 ABI with the CPU in 64-bit mode.
5747 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5749 The ELF header specifies the application binary interface for the
5750 target operating system (OSABI).  This field can be set by using the
5751 \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5752 system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX
5753 System V ABI" (0) which will work on most systems which support ELF.
5755 \S{elfsect} \c{elf} extensions to the \c{SECTION} Directive
5756 \I{SECTION, elf extensions to}
5758 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5759 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5760 and properties of sections you declare. Section types and properties
5761 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5762 names}, but may still be
5763 overridden by these qualifiers.
5765 The available qualifiers are:
5767 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5768 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5769 which is not, such as an informational or comment section.
5771 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5772 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5773 which should not.
5775 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5776 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5777 not.
5779 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5780 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5781 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5782 contents given, such as a BSS section.
5784 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5785 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5786 requirements of the section.
5788 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5789 thread local variables.
5791 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5792 qualifiers are:
5794 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5795 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5797 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5798 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5799 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5800 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5801 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5802 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5803 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5804 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5805 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5806 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5807 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5809 (Any section name other than those in the above table
5810  is treated by default like \c{other} in the above table.
5811  Please note that section names are case sensitive.)
5814 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{macho} Special
5815 Symbols and \i\c{WRT}
5817 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5818 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5819 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5820 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5821 types.
5823 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5824 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5825 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5826 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5828 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5829 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5830 beginning of the current section to the global offset table.
5831 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5832 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5833 result to get the real address of the GOT.
5835 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5836 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5837 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5838 would give the real address of the location you wanted.
5840 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5841 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5842 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5843 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5844 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5845 address of the symbol.
5847 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5848 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5849 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5850 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5851 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5852 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5853 entries absolutely.
5855 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5856 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5857 relative to the start of the section and then adding on the offset
5858 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5859 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5860 peculiarity of the dynamic linker.
5862 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5863 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5865 \S{elftls} \i{Thread Local Storage in ELF}\I{TLS}: \c{elf} Special
5866 Symbols and \i\c{WRT}
5868 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5869 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5870 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5871 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5872 of the symbol with code such as:
5874 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5875 \c        mov  [gs:eax],ebx
5878 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
5879 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5880 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5881 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5882 of the symbol with code such as:
5884 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5885 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5888 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5889 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5891 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5892 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5893 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5894 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5895 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5896 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5897 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5898 to specify these features.
5900 You can specify whether a global variable is a function or a data
5901 object by suffixing the name with a colon and the word
5902 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5903 \c{data}.) For example:
5905 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5907 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5908 \c{hashtable} as a data object.
5910 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5911 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5912 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5913 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5915 \c global   hashlookup:function hidden
5917 You can also specify the size of the data associated with the
5918 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5919 forward references) after the type specifier. Like this:
5921 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5923 \c hashtable:
5924 \c         db this,that,theother  ; some data here
5925 \c .end:
5927 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5928 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5930 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5931 writing shared library code. For more information, see
5932 \k{picglobal}.
5935 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5936 \I{COMMON, elf extensions to}
5938 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5939 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5940 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5941 power of two) after the name and size of the common variable,
5942 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5943 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5945 \c common  dwordarray 128:4
5947 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5948 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5951 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5952 \I{ELF, 16-bit code and}
5954 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5955 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5956 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5957 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5958 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5959 these relocations is generated.
5961 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5962 \I{ELF, Debug formats and}
5964 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5965 Line number information is generated for all executable sections, but please
5966 note that only the ".text" section is executable by default.
5968 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5970 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5971 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5972 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5973 the magic number in the first four bytes of the file is
5974 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5975 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5976 implementation does not.
5978 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5980 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5981 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5982 extensions to any standard directives. It supports only the three
5983 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5986 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5987 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5989 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5990 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5991 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5992 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5993 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5994 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5995 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5997 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5999 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
6000 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
6001 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
6002 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
6003 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
6005 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
6006 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
6007 this.
6010 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
6012 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
6013 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
6014 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
6015 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
6016 itself \c{a.out}.
6018 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
6019 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6021 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
6022 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
6023 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
6024 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
6025 only special symbol supported is \c{..start}.
6028 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
6029 Format}
6031 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
6032 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
6033 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
6034 format the internal structure of the assembler.
6036 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
6037 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
6038 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
6039 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
6041 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
6042 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
6043 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
6044 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
6045 execute an RDF executable under Linux.
6047 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
6048 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6051 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
6053 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
6054 library to be linked to the module, either at load time or run time.
6055 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
6056 which is the name of the module:
6058 \c     library  mylib.rdl
6061 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
6063 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
6064 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
6065 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
6066 of current module:
6068 \c     module  mymodname
6070 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
6071 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
6072 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
6074 \c     module  $kernel.core
6077 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6078 rdf extensions to}
6080 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6081 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6082 telling the linker do not strip it from target executable or library
6083 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6084 is a procedure (function) or data object.
6086 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6087 symbol exported:
6089 \c     global  sys_open:export
6091 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6092 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6094 \c     global  sys_open:export proc
6096 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6097 or \i\c{object} to the directive:
6099 \c     global  kernel_ticks:export data
6102 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6103 rdf extensions to}
6105 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6106 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6107 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6108 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6109 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6110 (function) or data object. For example:
6112 \c     library $libc
6113 \c     extern  _open:import
6114 \c     extern  _printf:import proc
6115 \c     extern  _errno:import data
6117 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6118 a hint as to where to find requested symbols.
6121 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6123 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6124 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6125 transactions between the main body of NASM and the output-format
6126 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6127 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6128 of the various requests the main program makes of the output driver,
6129 and in what order they happen.
6131 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6133 \c nasm -f dbg filename.asm
6135 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6136 However, this will not work well on files which were designed for a
6137 different object format, because each object format defines its own
6138 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6139 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6140 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6141 native object format selected:
6143 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6144 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6146 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6147 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6148 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6149 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6150 the final diagnostic output.
6152 This workaround will still typically not work for programs intended
6153 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6154 directives have side effects of defining the segment and group names
6155 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6156 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6157 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6158 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6160 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6161 them all to its output file.
6163 \c{dbg} accepts and logs any \c{%pragma}, but the specific
6164 \c{%pragma}:
6166 \c      %pragma dbg maxdump <size>
6168 where \c{<size>} is either a number or \c{unlimited}, can be used to
6169 control the maximum size for dumping the full contents of a
6170 \c{rawdata} output object.
6173 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6175 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6176 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6177 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6178 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6179 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6182 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6184 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6185 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6186 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6187 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6188 support the \c{.COM} format.
6190 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6191 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
6192 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6193 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6194 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6195 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6196 Yann Guidon for contributing the code for this.
6198 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6199 future releases.
6202 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6204 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6205 by linking \c{.OBJ} files together.
6207 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6208 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6209 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6210 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6211 An LZH archiver can be found at
6212 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6213 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6214 sources) called \i{FREELINK}, available from
6215 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6216 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6217 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6218 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6219 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6221 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6222 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6223 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6224 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6225 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6226 field in the output file header; if more than one defines a start
6227 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6229 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6230 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6231 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6232 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6233 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6234 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6236 \c segment code
6238 \c ..start:
6239 \c         mov     ax,data
6240 \c         mov     ds,ax
6241 \c         mov     ax,stack
6242 \c         mov     ss,ax
6243 \c         mov     sp,stacktop
6245 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6246 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6247 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6248 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6249 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6250 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6251 execute on.
6253 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6254 beginning of this code, which means that will be the entry point
6255 into the resulting executable file.
6257 \c         mov     dx,hello
6258 \c         mov     ah,9
6259 \c         int     0x21
6261 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6262 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6263 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6264 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6266 \c         mov     ax,0x4c00
6267 \c         int     0x21
6269 This terminates the program using another DOS system call.
6271 \c segment data
6273 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6275 The data segment contains the string we want to display.
6277 \c segment stack stack
6278 \c         resb 64
6279 \c stacktop:
6281 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6282 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6283 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6284 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6285 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6286 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6287 type \c{STACK}.
6289 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6290 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6291 world' and then exit.
6294 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6296 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6297 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6298 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6299 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6300 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6301 \c{.EXE} files.
6303 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6304 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6305 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6307 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6308 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6309 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6310 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6311 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6312 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6313 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6314 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6315 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6317 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6318 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6319 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6320 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6321 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6322 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6323 explicitly issue one of your own.
6325 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6326 since this would require a relocation in the header, and things
6327 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6328 base by copying it out of \c{CS} instead.
6330 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6331 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6332 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6333 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6334 \c{EXE_stack 64}.
6336 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6337 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6338 \c{binexe.asm}.
6341 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6343 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6344 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6345 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6346 output format.
6349 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6351 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6352 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6353 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6354 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6355 like
6357 \c         org 100h
6359 \c section .text
6361 \c start:
6362 \c         ; put your code here
6364 \c section .data
6366 \c         ; put data items here
6368 \c section .bss
6370 \c         ; put uninitialized data here
6372 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6373 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6374 you want to and the code will still end up at the front of the file
6375 where it belongs.
6377 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6378 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6379 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6380 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6381 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6382 run.
6384 To assemble the above program, you should use a command line like
6386 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6388 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6389 explicit output file name were specified, so you have to override it
6390 and give the desired file name.
6393 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6395 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6396 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6397 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6398 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6399 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6400 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6401 file.
6403 If you do this, you need to take care of several things:
6405 \b The first object file containing code should start its code
6406 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6407 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6408 segment, so that the linker or converter program does not have to
6409 adjust address references within the file when generating the
6410 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6411 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6412 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6413 in MASM-compatible assemblers.
6415 \b You don't need to define a stack segment.
6417 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6418 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6419 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6420 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6423 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6425 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6426 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6427 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6428 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6429 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6430 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6431 your code segment.
6433 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6434 the various routines inside the driver which do the work. This
6435 structure should be defined at the start of the code segment, even
6436 though it is not actually code.
6438 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6439 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6440 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6441 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6444 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6446 This section covers the basics of writing assembly routines that
6447 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6448 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6449 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6452 \S{16cunder} External Symbol Names
6454 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6455 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6456 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6457 appears in the C program. So, for example, the function a C
6458 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6459 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6460 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6461 not have to worry about name clashes with C symbols.
6463 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6464 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6466 \c %macro  cglobal 1
6468 \c   global  _%1
6469 \c   %define %1 _%1
6471 \c %endmacro
6473 \c %macro  cextern 1
6475 \c   extern  _%1
6476 \c   %define %1 _%1
6478 \c %endmacro
6480 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6481 \c{%rep} construct could solve this.)
6483 If you then declare an external like this:
6485 \c cextern printf
6487 then the macro will expand it as
6489 \c extern  _printf
6490 \c %define printf _printf
6492 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6493 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6495 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6496 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6497 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6499 Also see \k{opt-pfix}.
6501 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6503 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6504 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6505 writing for. This means you have to keep track of the following
6506 things:
6508 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6509 functions are near. This means that function pointers, when stored
6510 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6511 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6512 never changes its value, and always gives the segment part of the
6513 full function address), and that functions are called using ordinary
6514 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6515 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6516 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6517 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6519 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6520 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6521 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6522 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6523 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6524 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6525 \c{CALL FAR} to call external routines.
6527 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6528 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6529 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6530 segment part of the full data item address).
6532 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6533 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6534 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6535 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6536 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6537 pointers you are passed.
6539 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6540 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6541 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6542 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6543 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6545 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6546 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6547 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6548 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6549 and global data items can both be accessed easily without changing
6550 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6551 segments. However, some memory models (though not the standard
6552 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6553 same value to be removed. Be careful about functions' local
6554 variables in this latter case.
6556 In models with a single code segment, the segment is called
6557 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6558 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6559 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6560 called \i\c{_DATA}.
6563 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6565 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6566 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6567 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6568 doing the calling and the function which gets called.
6570 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6571 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6572 argument specified to the function is pushed last).
6574 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6575 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6576 memory model.
6578 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6579 actually necessary, in functions which do not need to access their
6580 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6581 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6582 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6583 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6584 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6585 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6587 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6588 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6589 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6590 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6591 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6592 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6593 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6594 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6595 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6596 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6597 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6598 parameters in reverse order means that the function knows where to
6599 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6600 remaining ones.
6602 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6603 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6604 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6606 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6607 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6608 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6609 compiler) returned in \c{ST0}.
6611 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6612 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6613 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6614 memory model.
6616 \b When the caller regains control from the callee, the function
6617 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6618 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6619 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6620 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6621 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6622 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6623 removing.
6625 It is instructive to compare this calling convention with that for
6626 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6627 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6628 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6629 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6630 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6631 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6632 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6633 which means that a compiler can give better guarantees about
6634 sequence points without performance suffering.
6636 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6637 The following example is for small model:
6639 \c global  _myfunc
6641 \c _myfunc:
6642 \c         push    bp
6643 \c         mov     bp,sp
6644 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6645 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6647 \c         ; some more code
6649 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6650 \c         pop     bp
6651 \c         ret
6653 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6654 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6655 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6656 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6657 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6658 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6660 At the other end of the process, to call a C function from your
6661 assembly code, you would do something like this:
6663 \c extern  _printf
6665 \c       ; and then, further down...
6667 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6668 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6669 \c       call    _printf
6670 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6672 \c       ; then those data items...
6674 \c segment _DATA
6676 \c myint         dw    1234
6677 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6679 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6680 code
6682 \c     int myint = 1234;
6683 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6685 In large model, the function-call code might look more like this. In
6686 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6687 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6688 it first.
6690 \c       push    word [myint]
6691 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6692 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6693 \c       call    far _printf
6694 \c       add    sp,byte 6
6696 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6697 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6698 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6699 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6700 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6701 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6702 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6703 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6704 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6705 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6706 word of parameters.
6709 \S{16cdata} Accessing Data Items
6711 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6712 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6713 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6714 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6715 accessed from assembler as
6717 \c extern _i
6719 \c         mov ax,[_i]
6721 And to declare your own integer variable which C programs can access
6722 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6723 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6725 \c global  _j
6727 \c _j      dw      0
6729 To access a C array, you need to know the size of the components of
6730 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6731 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6732 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6733 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6734 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6735 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6736 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6738 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6739 the base of the structure to the field you are interested in. You
6740 can either do this by converting the C structure definition into a
6741 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6742 one offset and using just that.
6744 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6745 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6746 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6747 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6748 Typically, you might find that a structure like
6750 \c struct {
6751 \c     char c;
6752 \c     int i;
6753 \c } foo;
6755 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6756 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6757 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6758 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6759 out how your own compiler does it.
6762 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6764 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6765 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6766 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6767 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6768 the work involved in keeping track of the calling convention.
6770 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6771 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6773 An example of an assembly function using the macro set is given
6774 here:
6776 \c proc    _nearproc
6778 \c %$i     arg
6779 \c %$j     arg
6780 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6781 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6782 \c         add     ax,[bx]
6784 \c endproc
6786 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6787 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6788 integer. It returns \c{i + *j}.
6790 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6791 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6792 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6793 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6794 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6795 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6796 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6798 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6799 compact-model code) by default. You can have it generate far
6800 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6801 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6802 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6803 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6804 dependency on whether data pointers are far or not.
6806 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6807 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6808 many function parameters will be of type \c{int}.
6810 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6812 \c %define FARCODE
6814 \c proc    _farproc
6816 \c %$i     arg
6817 \c %$j     arg     4
6818 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6819 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6820 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6821 \c         add     ax,[bx]
6823 \c endproc
6825 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6826 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6827 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6830 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6832 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6833 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6835 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6836 not required for Pascal.
6838 \b The memory model is always large: functions are far, data
6839 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6840 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6841 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6842 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6843 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6844 data declared in a Pascal program goes into the default data
6845 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6846 when control is passed to your assembly code. The only things that
6847 do not live in the default data segment are local variables (they
6848 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6849 data \e{pointers}, however, are far.
6851 \b The function calling convention is different - described below.
6853 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6855 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6856 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6857 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6860 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6862 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6863 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6864 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6865 used to denote the function doing the calling and the function which
6866 gets called.
6868 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6869 after another, in normal order (left to right, so that the first
6870 argument specified to the function is pushed first).
6872 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6873 control to the callee.
6875 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6876 actually necessary, in functions which do not need to access their
6877 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6878 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6879 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6880 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6881 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6882 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6884 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6885 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6886 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6887 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6888 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6889 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6890 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6892 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6893 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6894 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6896 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6897 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6898 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6899 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6900 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6901 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6902 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6903 places the returned string value at that location. The pointer is
6904 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6905 \c{RETF} instruction.
6907 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6908 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6909 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6910 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6911 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6912 to be removed from the stack as a side effect of the return
6913 instruction.
6915 \b When the caller regains control from the callee, the function
6916 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6917 do nothing further.
6919 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6920 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6922 \c global  myfunc
6924 \c myfunc: push    bp
6925 \c         mov     bp,sp
6926 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6927 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6928 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6930 \c         ; some more code
6932 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6933 \c         pop     bp
6934 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6936 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6937 assembly code, you would do something like this:
6939 \c extern  SomeFunc
6941 \c        ; and then, further down...
6943 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6944 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6945 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6946 \c        call   far SomeFunc
6948 This is equivalent to the Pascal code
6950 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6951 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6954 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6955 Name Restrictions
6957 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6958 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6959 reading and understanding the various information contained in a
6960 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6961 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6962 restrictions:
6964 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6965 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6967 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6968 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6970 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6971 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6973 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6974 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6977 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6979 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6980 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6981 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6982 definition ensures that functions are far (it implies
6983 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6984 generated with an operand.
6986 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6987 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6988 reverse order. For example:
6990 \c %define PASCAL
6992 \c proc    _pascalproc
6994 \c %$j     arg 4
6995 \c %$i     arg
6996 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6997 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6998 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6999 \c         add     ax,[bx]
7001 \c endproc
7003 This defines the same routine, conceptually, as the example in
7004 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
7005 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
7006 and the contents of the pointer. The only difference between this
7007 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
7008 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
7009 reverse order.
7012 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
7014 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
7015 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
7016 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
7017 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
7018 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
7019 shared libraries.
7021 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
7022 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
7023 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
7024 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
7025 address space no matter what segment you work relative to, and that
7026 you should ignore all segment registers completely. When writing
7027 flat-model application code, you never need to use a segment
7028 override or modify any segment register, and the code-section
7029 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
7030 space as the data-section addresses you access your variables by and
7031 the stack-section addresses you access local variables and procedure
7032 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
7033 offset part.
7036 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
7038 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
7039 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
7040 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
7043 \S{32cunder} External Symbol Names
7045 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
7046 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
7047 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7048 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
7049 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
7050 underscore on their assembly-language names.
7052 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
7053 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
7054 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
7055 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
7056 though, the leading underscore should not be used.
7058 See also \k{opt-pfix}.
7060 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
7062 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
7063 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
7064 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
7065 the function doing the calling and the function which gets called.
7067 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7068 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7069 argument specified to the function is pushed last).
7071 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
7072 control to the callee.
7074 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7075 actually necessary, in functions which do not need to access their
7076 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
7077 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
7078 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
7079 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
7080 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
7081 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7083 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7084 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7085 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7086 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7087 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7088 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7089 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7090 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7091 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7092 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7093 and type of the remaining ones.
7095 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7096 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7097 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7099 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7100 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7101 of the value. Floating-point results are typically returned in
7102 \c{ST0}.
7104 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7105 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7106 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7108 \b When the caller regains control from the callee, the function
7109 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7110 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7111 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7112 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7113 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7114 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7115 removing.
7117 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7118 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7119 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7120 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7121 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7122 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7123 still pushed in right-to-left order.
7125 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7127 \c global  _myfunc
7129 \c _myfunc:
7130 \c         push    ebp
7131 \c         mov     ebp,esp
7132 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7133 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7135 \c         ; some more code
7137 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7138 \c         ret
7140 At the other end of the process, to call a C function from your
7141 assembly code, you would do something like this:
7143 \c extern  _printf
7145 \c         ; and then, further down...
7147 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7148 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7149 \c         call    _printf
7150 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7152 \c         ; then those data items...
7154 \c segment _DATA
7156 \c myint       dd   1234
7157 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7159 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7161 \c     int myint = 1234;
7162 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7165 \S{32cdata} Accessing Data Items
7167 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7168 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7169 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7170 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7171 accessed from assembler as
7173 \c           extern _i
7174 \c           mov eax,[_i]
7176 And to declare your own integer variable which C programs can access
7177 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7178 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7180 \c           global _j
7181 \c _j        dd 0
7183 To access a C array, you need to know the size of the components of
7184 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7185 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7186 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7187 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7188 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7189 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7190 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7191 are also 4 bytes long.
7193 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7194 the base of the structure to the field you are interested in. You
7195 can either do this by converting the C structure definition into a
7196 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7197 one offset and using just that.
7199 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7200 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7201 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7202 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7203 Typically, you might find that a structure like
7205 \c struct {
7206 \c     char c;
7207 \c     int i;
7208 \c } foo;
7210 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7211 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7212 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7213 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7214 out how your own compiler does it.
7217 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7219 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7220 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7221 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7222 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7223 the work involved in keeping track of the calling convention.
7225 An example of an assembly function using the macro set is given
7226 here:
7228 \c proc    _proc32
7230 \c %$i     arg
7231 \c %$j     arg
7232 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7233 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7234 \c         add     eax,[ebx]
7236 \c endproc
7238 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7239 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7240 integer. It returns \c{i + *j}.
7242 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7243 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7244 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7245 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7246 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7247 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7248 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7250 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7251 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7252 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7255 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7256 Libraries}
7258 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7259 because it contains support for \i{position-independent code}
7260 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7261 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7262 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7264 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7265 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7266 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7267 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7269 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7270 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7271 of the running process. The contents of the library's code section
7272 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7274 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7275 this:
7277 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7279 Instead, the linker provides an area of memory called the
7280 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7281 constant distance from your library's code, so if you can find out
7282 where your library is loaded (which is typically done using a
7283 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7284 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7285 linker-generated entries in the GOT.
7287 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7288 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7289 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7290 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7291 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7292 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7295 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7297 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7298 external symbol:
7300 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7301 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7303 At the beginning of any function in your shared library which plans
7304 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7305 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7306 in this form:
7308 \c func:   push    ebp
7309 \c         mov     ebp,esp
7310 \c         push    ebx
7311 \c         call    .get_GOT
7312 \c .get_GOT:
7313 \c         pop     ebx
7314 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7316 \c         ; the function body comes here
7318 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7319 \c         mov     esp,ebp
7320 \c         pop     ebp
7321 \c         ret
7323 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7324 second leading underscore.)
7326 The first two lines of this function are simply the standard C
7327 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7328 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7329 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7330 libraries use this register to store the address of the GOT.
7332 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7333 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7334 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7335 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7336 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7337 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7338 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7339 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7340 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7341 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7342 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7343 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7344 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7345 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7346 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7347 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7349 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7350 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7351 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7353 \c %macro  get_GOT 0
7355 \c         call    %%getgot
7356 \c   %%getgot:
7357 \c         pop     ebx
7358 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7360 \c %endmacro
7362 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7364 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7365 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7366 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7367 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7368 way this works is like this:
7370 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7372 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7373 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7374 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7375 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7377 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7378 them, they are shared between code modules in the library, but do
7379 not get exported from the library to the program that loaded it.
7380 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7381 can access them in the same way as local variables, using the above
7382 \c{..gotoff} mechanism.
7384 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7385 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7386 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7389 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7391 If your library needs to get at an external variable (external to
7392 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7393 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7394 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7395 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7396 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7397 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7398 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7399 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7400 you would code
7402 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7404 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7405 linker, when it builds the shared library, collects together every
7406 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7407 has every necessary entry present.
7409 Common variables must also be accessed in this way.
7412 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7414 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7415 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7416 you have to give the size of the data item. This is because the
7417 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7418 entries for any exported functions, and also moves exported data
7419 items away from the library's data section in which they were
7420 declared.
7422 So to export a function to users of the library, you must use
7424 \c global  func:function           ; declare it as a function
7426 \c func:   push    ebp
7428 \c         ; etc.
7430 And to export a data item such as an array, you would have to code
7432 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7434 \c array:  resd    128
7435 \c .end:
7437 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7438 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7439 end up living in the data section of the main program, rather than
7440 in your library's data section, where you declared it. So you will
7441 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7442 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7443 effectively, it has become).
7445 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7446 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7447 sort of code:
7449 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7451 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7452 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7453 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7454 pointing at your data section instead of at the exported global
7455 which resides elsewhere.
7457 Instead of the above code, then, you must write
7459 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7461 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7462 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7463 at that address, rather than just relocating by section base.
7465 Either method will work for functions: referring to one of your
7466 functions by means of
7468 \c funcptr:        dd      my_function
7470 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7472 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
7474 will give the address of the procedure linkage table for the
7475 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7476 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7479 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7481 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7482 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7483 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7484 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7485 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7486 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7487 in the main program can be transparently passed off to their real
7488 destinations.
7490 To call an external routine, you must use another special PIC
7491 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7492 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7493 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7494 ..plt}.
7497 \S{link} Generating the Library File
7499 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7500 you then generate your shared library with a command such as
7502 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7503 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7505 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7506 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7507 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7508 library file name, with a version number, into the library:
7510 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7512 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7513 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7516 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7518 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7519 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7520 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7521 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7522 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7523 one, or jumps between different-size segments.
7526 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7528 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7529 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7530 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7531 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7532 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7533 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7534 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7535 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7537 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7538 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7539 segment, so just coding, for example,
7541 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7543 will not work, since the offset part of the address will be
7544 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7545 one.
7547 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7548 generate the required instruction by coding it manually, using
7549 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7550 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7552 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7554 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7555 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7556 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7557 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7558 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7559 segment to a 32-bit one.
7561 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7562 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7564 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7566 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7567 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7568 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7571 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7572 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7574 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7575 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7576 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7577 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7578 32-bit segment, or vice versa.
7580 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7581 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7582 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7583 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7585 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7586 the address, since any effective address containing a 32-bit
7587 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7589 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7590 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7592 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7593 instruction and a register) if you already know the precise offset
7594 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7595 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7596 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7598 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7599 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7601 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7603 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7604 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7605 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7607 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7609 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7610 which controls the size of the data stored at the address, with the
7611 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7612 address itself. The two can quite easily be different:
7614 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7616 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7617 offset.
7619 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7620 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7622 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7624 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7625 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7626 offset), and calls that address.
7629 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7631 The other way you might want to access data might be using the
7632 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7633 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7634 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7635 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7637 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7638 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7639 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7640 desired address into \c{ESI} and then code
7642 \c         a32     lodsb
7644 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7645 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7646 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7647 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7649 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7650 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7651 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7652 instructions with implicit addressing:
7653 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7654 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7655 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7656 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7657 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7658 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7659 Also, the
7660 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7661 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7662 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7663 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7664 size from the code segment.
7666 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7667 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7668 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7669 give the value of the segment register being manipulated. To force
7670 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7671 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7673 \c         o16 push    ss
7674 \c         o16 push    ds
7676 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7677 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7678 one.
7680 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7681 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7684 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7686 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7687 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7688 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7689 write position-independent code for shared libraries.
7691 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7692 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7693 registers, which still add their bases.
7695 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7696 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7697 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7698 probably desirable to make that the default, using the directive
7699 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7701 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7702 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7703 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7704 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7705 Please see the ABI documentation for your platform.
7707 64-bit platforms differ in the sizes of the C/C++ fundamental
7708 datatypes, not just from 32-bit platforms but from each other.  If a
7709 specific size data type is desired, it is probably best to use the
7710 types defined in the standard C header \c{<inttypes.h>}.
7712 All known 64-bit platforms except some embedded platforms require that
7713 the stack is 16-byte aligned at the entry to a function.  In order to
7714 enforce that, the stack pointer (\c{RSP}) needs to be aligned on an
7715 \c{odd} multiple of 8 bytes before the \c{CALL} instruction.
7717 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7718 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7719 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7720 set to zero.
7722 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7724 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7725 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
7727 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7728 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7729 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7730 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7732 This is consistent with the AMD documentation and most other
7733 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7734 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7735 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7736 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7737 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7738 can be used for this purpose.
7740 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7742 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7743 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7744 immediates to 32 bits.
7746 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7748 \c      MOV reg64,imm64
7750 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7751 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7752 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7753 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7754 immediate as \c{DWORD}:
7756 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7757 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7758 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7759 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7761 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7763 If optimization is enabled and NASM can determine at assembly time
7764 that a shorter instruction will suffice, the shorter instruction will
7765 be emitted unless of course \c{STRICT QWORD} or \c{STRICT DWORD} is
7766 specified (see \k{strict}):
7768 \c      mov rax,1               ; Assembles as "mov eax,1" (5 bytes)
7769 \c      mov rax,strict qword 1  ; Full 10-byte instruction
7770 \c      mov rax,strict dword 1  ; 7-byte instruction
7771 \c      mov rax,symbol          ; 10 bytes, not known at assembly time
7772 \c      lea rax,[rel symbol]    ; 7 bytes, usually preferred by the ABI
7774 Note that \c{lea rax,[rel symbol]} is position-independent, whereas
7775 \c{mov rax,symbol} is not.  Most ABIs prefer or even require
7776 position-independent code in 64-bit mode.  However, the \c{MOV}
7777 instruction is able to reference a symbol anywhere in the 64-bit
7778 address space, whereas \c{LEA} is only able to access a symbol within
7779 within 2 GB of the instruction itself (see below.)
7781 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7782 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7783 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7784 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7785 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7786 displacement size as \c{ABS QWORD}:
7788 \c      default abs
7790 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7791 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7792 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7794 \c      default rel
7796 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7797 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7798 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7799 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7801 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7802 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7804 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7806 On Unix, the 64-bit ABI as well as the x32 ABI (32-bit ABI with the
7807 CPU in 64-bit mode) is defined by the documents at:
7809 \W{http://www.nasm.us/abi/unix64}\c{http://www.nasm.us/abi/unix64}
7811 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7812 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7814 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7815 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7816 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7817 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7818 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7820 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7822 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7823 double}, which is 80 bits (\c{TWORD}) on most platforms (Android is
7824 one exception; there \c{long double} is 64 bits and treated the same
7825 as \c{double}.)  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to
7826 \c{XMM7}; return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed
7827 on the stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7829 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7831 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7833 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7835 \c      void foo(long a, double b, int c)
7837 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7839 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7841 The Win64 ABI is described by the document at:
7843 \W{http://www.nasm.us/abi/win64}\c{http://www.nasm.us/abi/win64}
7845 What follows is a simplified summary.
7847 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7848 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7849 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7850 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7851 use by the function without saving.
7853 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7855 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7856 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7857 return is \c{XMM0} only.
7859 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7861 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7863 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7865 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7867 \C{trouble} Troubleshooting
7869 This chapter describes some of the common problems that users have
7870 been known to encounter with NASM, and answers them.  If you think you
7871 have found a bug in NASM, please see \k{bugs}.
7874 \H{problems} Common Problems
7876 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7878 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7879 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7880 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7881 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7882 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7883 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7884 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7885 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7886 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7889 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7891 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7892 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7893 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7894 longer.
7896 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7897 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7898 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7899 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7900 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7901 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7902 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7903 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7904 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7905 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7906 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7907 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7910 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7912 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7913 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7914 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7915 sector, people who are used to MASM tend to code
7917 \c         ORG 0
7919 \c         ; some boot sector code
7921 \c         ORG 510
7922 \c         DW 0xAA55
7924 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7925 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7926 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7928 \c         ORG 0
7930 \c         ; some boot sector code
7932 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7933 \c         DW 0xAA55
7935 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7936 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7937 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7938 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7939 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7940 find out what's wrong with it.
7943 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7945 The other common problem with the above code is people who write the
7946 \c{TIMES} line as
7948 \c         TIMES 510-$ DB 0
7950 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7951 the difference between them is also a pure number and can happily be
7952 fed to \c{TIMES}.
7954 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7955 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7956 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7957 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7958 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7959 information back to the expression evaluator. So from the
7960 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7961 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7962 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7963 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7965 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7966 line in the form
7968 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7970 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7971 and so their difference is a pure number. This will solve the
7972 problem and generate sensible code.
7974 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7976                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7978 \H{ndisintro} Introduction
7981 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7982 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7983 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7984 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7985 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7987 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7988 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7989 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7990 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7991 disassembles.
7994 \H{ndisrun} Running NDISASM
7996 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7998 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
8000 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
8001 provided of course that you remember to specify which it is to work
8002 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
8003 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
8005 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
8006 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
8007 summary of command line options.
8010 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
8012 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
8013 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
8014 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
8015 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
8016 this.
8018 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
8019 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
8020 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
8021 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
8022 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
8024 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
8026 \c        ndisasm -o100h filename.com
8028 will do the trick.
8031 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
8033 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
8034 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
8035 will faithfully plough through the data section, producing machine
8036 instructions wherever it can (although most of them will look
8037 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
8038 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
8039 Then it will reach the code section.
8041 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
8042 instruction from part of the data section, and its file position is
8043 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
8044 entirely possible that another spurious instruction will get
8045 generated, starting with the final byte of the data section, and
8046 then the correct first instruction in the code section will not be
8047 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
8048 ideal.
8050 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
8051 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
8052 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8053 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8054 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8055 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8056 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8057 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8058 the instructions in your code section.
8060 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8061 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8062 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8065 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8067 rather than
8069 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8071 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8072 to, just by repeating the \c{-s} option.
8075 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
8076 \I\c{auto-sync}
8078 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8079 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8080 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8081 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8082 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8083 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8084 needed.
8086 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8087 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8088 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8089 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8091 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8092 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8093 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8094 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8095 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8096 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8097 processed, there isn't much it can do about it...)
8099 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8100 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8101 the register contains) or involves a segment address (in which case
8102 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8103 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8105 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8106 points in all the right places, and save you from having to place
8107 any sync points manually. However, it should be stressed that
8108 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8109 you may still have to place some manually.
8111 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8112 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8113 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8114 options.
8116 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8117 fluke, something in your data section should disassemble to a
8118 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8119 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8120 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8121 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8122 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8123 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8124 suppress disassembly of the data area.
8127 \S{ndisother} Other Options
8129 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8130 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8131 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8132 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8134 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8135 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8136 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8137 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8138 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8139 anyway.
8142 \A{inslist} \i{Instruction List}
8144 \H{inslistintro} Introduction
8146 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8147 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8148 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8149  when appropriate, one or more usage flags.
8151 \& inslist.src
8153 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8155 \& changes.src
8157 \A{source} Building NASM from Source
8159 The source code for NASM is available from our website,
8160 \W{http://www.nasm.us/}{http://wwww.nasm.us/}, see \k{website}.
8162 \H{tarball} Building from a Source Archive
8164 The source archives available on the web site should be capable of
8165 building on a number of platforms.  This is the recommended method for
8166 building NASM to support platforms for which executables are not
8167 available.
8169 On a system which has Unix shell (\c{sh}), run:
8171 \c      sh configure
8172 \c      make everything
8174 A number of options can be passed to \c{configure}; see
8175 \c{sh configure --help}.
8177 A set of Makefiles for some other environments are also available;
8178 please see the file \c{Mkfiles/README}.
8180 To build the installer for the Windows platform, you will need the
8181 \i\e{Nullsoft Scriptable Installer}, \i{NSIS}, installed.
8183 To build the documentation, you will need a set of additional tools.
8184 The documentation is not likely to be able to build on non-Unix
8185 systems.
8187 \H{git} Building from the \i\c{git} Repository
8189 The NASM development tree is kept in a source code repository using
8190 the \c{git} distributed source control system.  The link is available
8191 on the website.  This is recommended only to participate in the
8192 development of NASM or to assist with testing the development code.
8194 To build NASM from the \c{git} repository you will need a Perl and, if
8195 building on a Unix system, GNU autoconf.
8197 To build on a Unix system, run:
8199 \c      sh autogen.sh
8201 to create the \c{configure} script and then build as listed above.
8203 \A{contact} Contact Information
8205 \H{website} Website
8207 NASM has a \i{website} at
8208 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}.
8210 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
8211 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
8212 the official web site in source form as well as binaries for a number
8213 of common platforms.
8215 \S{forums} User Forums
8217 Users of NASM may find the Forums on the website useful.  These are,
8218 however, not frequented much by the developers of NASM, so they are
8219 not suitable for reporting bugs.
8221 \S{develcom} Development Community
8223 The development of NASM is coordinated primarily though the
8224 \i\c{nasm-devel} mailing list.  If you wish to participate in
8225 development of NASM, please join this mailing list.  Subscription
8226 links and archives of past posts are available on the website.
8228 \H{bugs} \i{Reporting Bugs}\I{bugs}
8230 To report bugs in NASM, please use the \i{bug tracker} at
8231 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/} (click on "Bug
8232 Tracker"), or if that fails then through one of the contacts in
8233 \k{website}.
8235 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
8236 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
8237 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
8238 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
8239 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
8240 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
8241 there.
8243 If you do report a bug, \e{please} make sure your bug report includes
8244 the following information:
8246 \b What operating system you're running NASM under.  Linux,
8247 FreeBSD, NetBSD, MacOS X, Win16, Win32, Win64, MS-DOS, OS/2, VMS,
8248 whatever.
8250 \b If you compiled your own executable from a source archive, compiled
8251 your own executable from \c{git}, used the standard distribution
8252 binaries from the website, or got an executable from somewhere else
8253 (e.g. a Linux distribution.) If you were using a locally built
8254 executable, try to reproduce the problem using one of the standard
8255 binaries, as this will make it easier for us to reproduce your problem
8256 prior to fixing it.
8258 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
8259 it. Give us the precise command line, and the contents of the
8260 \c{NASMENV} environment variable if any.
8262 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
8263 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
8264 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
8265 got, and the exact linker command line. If the problem involves
8266 linking against object files generated by a compiler, tell us what
8267 compiler, what version, and what command line or options you used.
8268 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
8269 with the command-line version of the compiler.)
8271 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
8272 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
8273 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
8274 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
8275 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
8276 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
8277 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
8278 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
8279 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
8280 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
8281 demonstrate the problem is much easier to work with than a
8282 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
8283 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
8285 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
8286 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
8287 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
8288 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
8289 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
8290 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
8291 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
8292 generating'; `the object file produced from this source code crashes
8293 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
8294 should be 77 instead'.
8296 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
8297 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
8298 generates the same file, or whether the problem is related to
8299 portability issues between our development platforms and yours. We
8300 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
8301 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
8302 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
8303 for us.
8305 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
8306 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
8307 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
8308 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
8309 differently from us.