Add support for DZ and RESZ, document the ZWORD keyword
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blobbfd759309009dc3910edcd89cc41adb9b1c7acd7
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2013 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
36 \M{category}{Programming}
37 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
38 \M{year}{1996-2012}
39 \M{author}{The NASM Development Team}
40 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
41 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "LICENSE" distributed in the NASM archive.}
42 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
43 \M{infoname}{NASM}
44 \M{infofile}{nasm}
45 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
46 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
47 \M{logoyadj}{-72}
48 \IR{-D} \c{-D} option
49 \IR{-E} \c{-E} option
50 \IR{-F} \c{-F} option
51 \IR{-I} \c{-I} option
52 \IR{-M} \c{-M} option
53 \IR{-MD} \c{-MD} option
54 \IR{-MF} \c{-MF} option
55 \IR{-MG} \c{-MG} option
56 \IR{-MP} \c{-MP} option
57 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
58 \IR{-MT} \c{-MT} option
59 \IR{-O} \c{-O} option
60 \IR{-P} \c{-P} option
61 \IR{-U} \c{-U} option
62 \IR{-X} \c{-X} option
63 \IR{-a} \c{-a} option
64 \IR{-d} \c{-d} option
65 \IR{-e} \c{-e} option
66 \IR{-f} \c{-f} option
67 \IR{-g} \c{-g} option
68 \IR{-i} \c{-i} option
69 \IR{-l} \c{-l} option
70 \IR{-o} \c{-o} option
71 \IR{-p} \c{-p} option
72 \IR{-s} \c{-s} option
73 \IR{-u} \c{-u} option
74 \IR{-v} \c{-v} option
75 \IR{-W} \c{-W} option
76 \IR{-w} \c{-w} option
77 \IR{-y} \c{-y} option
78 \IR{-Z} \c{-Z} option
79 \IR{!=} \c{!=} operator
80 \IR{$, here} \c{$}, Here token
81 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
82 \IR{$$} \c{$$} token
83 \IR{%} \c{%} operator
84 \IR{%%} \c{%%} operator
85 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
86 \IA{%-1}{%+1}
87 \IR{%0} \c{%0} parameter count
88 \IR{&} \c{&} operator
89 \IR{&&} \c{&&} operator
90 \IR{*} \c{*} operator
91 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
92 \IR{/} \c{/} operator
93 \IR{//} \c{//} operator
94 \IR{<} \c{<} operator
95 \IR{<<} \c{<<} operator
96 \IR{<=} \c{<=} operator
97 \IR{<>} \c{<>} operator
98 \IR{=} \c{=} operator
99 \IR{==} \c{==} operator
100 \IR{>} \c{>} operator
101 \IR{>=} \c{>=} operator
102 \IR{>>} \c{>>} operator
103 \IR{?} \c{?} MASM syntax
104 \IR{^} \c{^} operator
105 \IR{^^} \c{^^} operator
106 \IR{|} \c{|} operator
107 \IR{||} \c{||} operator
108 \IR{~} \c{~} operator
109 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
110 \IA{%$$}{%$}
111 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
112 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
113 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
114 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
115 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
116 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
117 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
118 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
119 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
120 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
121 variables
122 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
123 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
124 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
125 \IR{autoconf} Autoconf
126 \IR{bin} bin
127 \IR{bitwise and} bitwise AND
128 \IR{bitwise or} bitwise OR
129 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
130 \IR{block ifs} block IFs
131 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
132 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
133 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
134 \IR{bsd} BSD
135 \IR{c calling convention} C calling convention
136 \IR{c symbol names} C symbol names
137 \IA{critical expressions}{critical expression}
138 \IA{command line}{command-line}
139 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
140 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
141 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
142 \IA{character constants}{character constant}
143 \IR{common object file format} Common Object File Format
144 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
145 in \c{elf}
146 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
147 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
148 \IR{declaring structure} declaring structures
149 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
150 \IR{devpac} DevPac
151 \IR{djgpp} DJGPP
152 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
153 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
154 \IR{dos} DOS
155 \IR{dos archive} DOS archive
156 \IR{dos source archive} DOS source archive
157 \IA{effective address}{effective addresses}
158 \IA{effective-address}{effective addresses}
159 \IR{elf} ELF
160 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
161 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
162 \IR{elf32} \c{elf32}
163 \IR{elf64} \c{elf64}
164 \IR{elfx32} \c{elfx32}
165 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
166 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
167 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
168 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
169 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
170 \IR{freebsd} FreeBSD
171 \IR{freelink} FreeLink
172 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
173 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
174 convention
175 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
176 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
177 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
178 \IR{got} GOT
179 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
180 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
181 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
182 \IR{intel number formats} Intel number formats
183 \IR{linux, elf} Linux, ELF
184 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
185 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
186 \IR{logical and} logical AND
187 \IR{logical or} logical OR
188 \IR{logical xor} logical XOR
189 \IR{mach object file format} Mach, object file format
190 \IR{mach-o} Mach-O
191 \IR{macho32} \c{macho32}
192 \IR{macho64} \c{macho64}
193 \IR{macos x} MacOS X
194 \IR{masm} MASM
195 \IA{memory reference}{memory references}
196 \IR{minix} Minix
197 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
198 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
199 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
200 \IR{mmx registers} MMX registers
201 \IA{modr/m}{modr/m byte}
202 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
203 \IR{ms-dos} MS-DOS
204 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
205 \IR{multipush} \c{multipush} macro
206 \IR{nan} NaN
207 \IR{nasm version} NASM version
208 \IR{netbsd} NetBSD
209 \IR{omf} OMF
210 \IR{openbsd} OpenBSD
211 \IR{operating system} operating system
212 \IR{os/2} OS/2
213 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
214 \IR{passes} passes, assembly
215 \IR{perl} Perl
216 \IR{pic} PIC
217 \IR{pharlap} PharLap
218 \IR{plt} PLT
219 \IR{plt} \c{PLT} relocations
220 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
221 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
222 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
223 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
224 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
225 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
226 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
227 Object File Format
228 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
229 \IA{repeating}{repeating code}
230 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
231 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
232 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
233 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
234 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
235 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
236 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
237 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
238 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
239 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
240 \IR{shift command} \c{shift} command
241 \IA{sib}{sib byte}
242 \IR{sib byte} SIB byte
243 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
244 \IA{sectalign}{sectalign}
245 \IR{solaris x86} Solaris x86
246 \IA{standard section names}{standardized section names}
247 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
248 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
249 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
250 \IR{tlink} \c{TLINK}
251 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
252 \IR{unicode} Unicode
253 \IR{unix} Unix
254 \IR{utf-8} UTF-8
255 \IR{utf-16} UTF-16
256 \IR{utf-32} UTF-32
257 \IA{sco unix}{unix, sco}
258 \IR{unix, sco} Unix, SCO
259 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
260 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
261 \IA{unix system v}{unix, system v}
262 \IR{unix, system v} Unix, System V
263 \IR{unixware} UnixWare
264 \IR{val} VAL
265 \IR{version number of nasm} version number of NASM
266 \IR{visual c++} Visual C++
267 \IR{www page} WWW page
268 \IR{win32} Win32
269 \IR{win32} Win64
270 \IR{windows} Windows
271 \IR{windows 95} Windows 95
272 \IR{windows nt} Windows NT
273 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
274 \# \IC{program entry point}{start point, program}
275 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
276 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
277 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
280 \C{intro} Introduction
282 \H{whatsnasm} What Is NASM?
284 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
285 for portability and modularity. It supports a range of object file
286 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
287 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
288 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
289 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
290 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
291 strong support for macros.
294 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
296 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
297 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
298 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
299 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
301 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
302 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
304 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
305 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
306 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
307 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
308 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
309 it (properly.)
311 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
312 doesn't seem to have much (or any) documentation.
314 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
315 DOS.
317 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
318 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
319 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
320 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
321 It's expensive too. And it's DOS-only.
323 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
324 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
325 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
326 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
327 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
328 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
329 Again.
332 \S{legal} \i{License} Conditions
334 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
335 distribution archive, for the license conditions under which you may
336 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
337 known as the simplified BSD license.
339 Copyright 1996-2011 the NASM Authors - All rights reserved.
341 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
342 modification, are permitted provided that the following conditions are
343 met:
345 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
346 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
348 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
349 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
350 documentation and/or other materials provided with the distribution.
351       
352 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
353 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
354 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
355 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
356 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
357 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
358 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
359 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
360 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
361 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
362 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
363 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
364 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
367 \H{contact} Contact Information
369 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
370 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
371 (see below for the link).
372 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
374 NASM has a \i{website} at
375 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}. If it's not there,
376 google for us!
378 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
379 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
380 the official web site.
382 Announcements are posted to
383 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
384 and to the web site
385 \W{http://www.freshmeat.net/}\c{http://www.freshmeat.net/}.
387 If you want information about the current development status, please
388 subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list; see link from the
389 website.
392 \H{install} Installation
394 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
396 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
397 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
398 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
399 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
401 The archive will contain a set of executable files: the NASM
402 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
403 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
404 RDOFF file format.
406 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
407 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
408 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
409 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
410 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
411 under other versions of Windows as well.)
413 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
414 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
415 so you can delete it if you need to save space; however, you may
416 want to keep the documentation or test programs.
418 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
419 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
420 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
421 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
422 the source archive.
424 Note that a number of files are generated from other files by Perl
425 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
426 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
427 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
428 documentation. It is possible future source distributions may not
429 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
430 platforms, including DOS and Windows, are available from
431 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
434 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
436 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
437 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
438 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
439 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
440 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
442 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
443 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
444 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
445 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
446 accordingly.
448 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
449 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
450 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
451 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
452 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
453 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
454 install the programs yourself.
456 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
457 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
458 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
459 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
462 \C{running} Running NASM
464 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
466 To assemble a file, you issue a command of the form
468 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
470 For example,
472 \c nasm -f elf myfile.asm
474 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
476 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
478 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
480 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
481 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
482 to give a listing file name, for example:
484 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
486 To get further usage instructions from NASM, try typing
488 \c nasm -h
490 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
491 are.
493 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
494 or \c{ELF}, type
496 \c file nasm
498 (in the directory in which you put the NASM binary when you
499 installed it). If it says something like
501 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
503 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
504 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
506 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
508 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
509 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
510 and are rare these days.)
512 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
513 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
514 messages.
517 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
519 NASM will normally choose the name of your output file for you;
520 precisely how it does this is dependent on the object file format.
521 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
522 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
523 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
524 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
525 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
526 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
527 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
528 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
529 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
531 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
532 has the same name as the input file, in which case it will give a
533 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
535 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
536 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
537 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
538 with the name you wish for the output file, either with or without
539 an intervening space. For example:
541 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
542 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
544 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
545 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
548 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
550 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
551 output file format for you itself. In the distribution versions of
552 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
553 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
554 choose what you want the default to be.
556 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
557 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
559 A complete list of the available output file formats can be given by
560 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
563 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
565 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
566 optional space) by a file name, NASM will generate a
567 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
568 code are listed on the left, and the actual source code, with
569 expansions of multi-line macros (except those which specifically
570 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
571 right. For example:
573 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
575 If a list file is selected, you may turn off listing for a
576 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
577 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
578 form" (without the brackets). This can be used to list only
579 sections of interest, avoiding excessively long listings.
582 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
584 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
585 This can be redirected to a file for further processing. For example:
587 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
590 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
592 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
593 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
594 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
595 dependency list without a prefix.
598 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
600 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
601 output to a file, rather than to stdout.  For example:
603 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
606 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
608 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
609 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
610 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
611 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
612 updated dependencies with every assembly session.  For example:
614 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
617 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
619 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
620 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
621 specified by the \c{-o} option.
624 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
626 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
627 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
628 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
629 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
630 is specified) is automatically quoted.
633 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
635 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
636 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
637 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
638 file has been removed.
641 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
643 This option is used to select the format of the debug information
644 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
645 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
646 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
647 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
648 if \c{-F} is specified.
650 A complete list of the available debug file formats for an output
651 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
652 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
654 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which
655 is not built into NASM by default. For information on how
656 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
659 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
661 This option can be used to generate debugging information in the specified
662 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
663 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
664 If no debug information is currently implemented in the selected output
665 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
668 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
670 This option can be used to select an error reporting format for any
671 error messages that might be produced by NASM.
673 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
674 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
675 the default and looks like this:
677 \c filename.asm:65: error: specific error message
679 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
680 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
681 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
682 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
683 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
685 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
686 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
688 \c filename.asm(65) : error: specific error message
690 where the only difference is that the line number is in parentheses
691 instead of being delimited by colons.
693 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
695 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
697 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
698 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
699 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
700 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
701 example) you want to load them into an editor.
703 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
704 which causes errors to be sent to the specified files rather than
705 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
706 the errors into a file by typing
708 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
710 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
711 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
712 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
714 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
716 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
717 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
718 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
719 program, you can type:
721 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
723 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
726 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
728 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
729 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
730 search for the given file not only in the current directory, but also
731 in any directories specified on the command line by the use of the
732 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
733 library}, for example, by typing
735 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
737 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
738 optional).
740 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
741 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
742 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
743 prepended exactly as written to the name of the include file.
744 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
745 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
747 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
748 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
749 to search for the file \c{foobar.i}...)
751 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
752 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
753 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
754 \k{nasmenv}).
756 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
757 be specified as \c{-I}.
760 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
762 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
763 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
764 option. So running
766 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
768 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
769 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
771 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
772 option can also be specified as \c{-P}.
775 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
777 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
778 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
779 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
780 could code
782 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
784 as an alternative to placing the directive
786 \c %define FOO 100
788 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
789 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
790 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
791 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
792 \c{-dDEBUG}.
794 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
795 be specified as \c{-D}.
798 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
800 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
801 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
802 option specified earlier on the command lines.
804 For example, the following command line:
806 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
808 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
809 program. This is useful to override options specified at a different
810 point in a Makefile.
812 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
813 be specified as \c{-U}.
816 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
818 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
819 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
820 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
821 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
822 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
823 if the \c{-o} option is also used).
825 This option cannot be applied to programs which require the
826 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
827 which depend on the values of symbols: so code such as
829 \c %assign tablesize ($-tablestart)
831 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
833 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
834 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
835 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
837 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
839 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
840 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
841 completely and assume the compiler has already done it, to save time
842 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
843 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
844 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
847 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
849 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
850 levels of optimization.  The syntax is:
852 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
853         if a short form is not specified, except conditional jumps.
854         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
856 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
857         which will fit in a signed byte are optimized,
858         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
859         to the long form unless otherwise specified.
861 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
862         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
863         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
864         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
865         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
866         one. This number has no effect on the actual number of passes.
868 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
869 since NASM 2.09.
871 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
872 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
875 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
877 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
878 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
880 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
882 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
883 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
884 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
885 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
886 Note that you lose the ability to override the default address type for
887 the instruction.
889 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
890 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
891 \c{include}, \c{local})
893 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
895 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
896 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
897 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
898 conditions are reported like errors, but come up with the word
899 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
900 generating an output file and returning a success status to the
901 operating system.
903 Some conditions are even less severe than that: they are only
904 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
905 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
906 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
907 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
908 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
909 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
911 The \i{suppressible warning} classes are:
913 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
914 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
915 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
916 you might want to disable it.
918 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This
919 warning class is disabled by default.
921 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
922 parameters than optional parameters. This warning class
923 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
925 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
926 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
927 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
928 see \k{syntax} for more information.
930 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
931 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
933 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations
934 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this.
935 This warning class is disabled by default.
937 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
938 Enabled by default.
940 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
941 Disabled by default.
943 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
944 Disabled by default.
946 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
947 Enabled by default.
949 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
950 Enabled by default.
952 \b \i\c{lock} warns about \c{LOCK} prefixes on unlockable instructions.
953 Enabled by default.
955 \b \i\c{hle} warns about invalid use of the HLE \c{XACQUIRE} or \c{XRELEASE}
956 prefixes.
957 Enabled by default.
959 \b \i\c{error} causes warnings to be treated as errors.  Disabled by
960 default.
962 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes (not
963 including \c{error}).  Thus, \c{-w+all} enables all available warnings.
965 In addition, you can set warning classes across sections.
966 Warning classes may be enabled with \i\c{[warning +warning-name]},
967 disabled with \i\c{[warning -warning-name]} or reset to their
968 original value with \i\c{[warning *warning-name]}. No "user form"
969 (without the brackets) exists.
971 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
972 \c{-Wwarning} and \c{-Wno-warning} instead of \c{-w+warning} and
973 \c{-w-warning}, respectively.
976 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
978 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
979 and the date on which it was compiled.
981 You will need the version number if you report a bug.
983 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
985 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
986 debug info formats for the given output format. The default format
987 is indicated by an asterisk. For example:
989 \c nasm -f elf -y
991 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
992 \c   ('*' denotes default):
993 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
994 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
997 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
999 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append
1000 (respectively) the given argument to all \c{global} or
1001 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the
1002 underscore to all global and external variables, as C sometimes
1003 (but not always) likes it.
1006 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
1008 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
1009 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
1010 processed before the real command line. You can use this to define
1011 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
1012 options in the \c{NASMENV} variable.
1014 The value of the variable is split up at white space, so that the
1015 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
1016 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
1017 what you might want, because it will be split at the space and the
1018 NASM command-line processing will get confused by the two
1019 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
1021 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
1022 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
1023 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
1024 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
1025 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
1026 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
1028 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
1029 changed with version 0.98.31.
1032 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
1034 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
1035 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
1036 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1037 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1038 skipping this section.
1041 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1043 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1044 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1045 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1046 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1047 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1048 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1049 will distinguish between labels differing only in case.
1052 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1054 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1055 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1056 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1057 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1058 if you declare, for example,
1060 \c foo     equ     1
1061 \c bar     dw      2
1063 then the two lines of code
1065 \c         mov     ax,foo
1066 \c         mov     ax,bar
1068 generate completely different opcodes, despite having
1069 identical-looking syntaxes.
1071 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1072 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1073 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1074 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1075 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1076 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1077 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1078 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1080 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1081 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1082 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1083 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1084 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1085 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1087 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1088 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1089 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1090 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1091 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1092 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1093 \e{everything} is a label.
1095 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1096 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1097 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1098 portion outside square brackets and another portion inside. The
1099 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1100 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1103 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1105 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1106 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1107 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1108 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1109 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1110 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1111 \c{mov word [var],2}.
1113 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1114 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1115 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1116 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1117 the strings being manipulated.
1120 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1122 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1123 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1124 choose to put in your segment registers, and will never
1125 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1128 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1130 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1131 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1132 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1133 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1134 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1135 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1136 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1137 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1138 track of which external variable definitions are far and which are
1139 near.
1142 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1144 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1145 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1146 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1147 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1149 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1150 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1151 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1152 on a misunderstanding by the authors.
1155 \S{qsother} Other Differences
1157 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1158 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1160 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1161 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1162 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1163 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1164 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1165 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1166 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1168 In addition to all of this, macros and directives work completely
1169 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1170 details.
1173 \C{lang} The NASM Language
1175 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1177 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1178 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1179 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1181 \c label:    instruction operands        ; comment
1183 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1184 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1185 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1186 presence and nature of the instruction field.
1188 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1189 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1190 backslash-ended line.
1192 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1193 have white space before them, or instructions may have no space
1194 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1195 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1196 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1197 valid source line which does nothing but define a label. Running
1198 NASM with the command-line option
1199 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1200 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1202 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1203 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1204 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1205 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1206 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1207 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1208 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1209 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1210 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1211 an identifier is 4095 characters.
1213 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1214 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1215 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1216 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1217 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1218 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1219 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1220 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1221 override}segment register as an instruction prefix: coding
1222 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1223 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1224 syntactic features of the language, but for instructions such as
1225 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1226 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1227 \c{es lodsb}.
1229 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1230 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1231 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1233 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1234 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1236 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1237 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1238 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1239 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1240 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1241 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1243 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1244 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1245 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1246 \# Details of
1247 \# all forms of each supported instruction are given in
1248 \# \k{iref}.
1249 For example, you can code:
1251 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1252 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1254 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1255 \c         fadd    to st1          ; so does this
1257 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1258 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1259 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1262 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1264 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1265 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1266 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1267 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1268 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \i{uninitialized} counterparts
1269 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1270 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the
1271 \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1274 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1276 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1277 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1278 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1279 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1281 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1282 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1283 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1284 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1285 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1286 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1287 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1288 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1289 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1290 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1291 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1292 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1293 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1295 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1296 as operands.
1299 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1301 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1302 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1303 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1304 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1305 words, doublewords or whatever to reserve.  As stated in \k{qsother},
1306 NASM does not support the MASM/TASM syntax of reserving uninitialized
1307 space by writing \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it
1308 does instead. The operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a
1309 \i\e{critical expression}: see \k{crit}.
1311 For example:
1313 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1314 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1315 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1316 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1317 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers 
1319 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1321 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1322 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1323 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1324 directly into a game executable file. It can be called in one of
1325 these three ways:
1327 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1328 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1329 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1330 \c                                    ; actually include at most 512
1332 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1333 macro version searches for the file in the include file search path
1334 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1335 overridden if desired.
1338 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1340 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1341 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1342 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1343 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1344 example,
1346 \c message         db      'hello, world'
1347 \c msglen          equ     $-message
1349 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1350 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1351 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1352 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1353 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1354 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1357 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1359 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1360 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1361 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1362 code
1364 \c zerobuf:        times 64 db 0
1366 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1367 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1368 \e{expression}, so you can do things like
1370 \c buffer: db      'hello, world'
1371 \c         times 64-$+buffer db ' '
1373 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1374 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1375 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1377 \c         times 100 movsb
1379 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1380 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1381 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1383 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1385 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1386 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1387 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1388 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1389 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1392 \H{effaddr} Effective Addresses
1394 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1395 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1396 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1397 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1398 example:
1400 \c wordvar dw      123
1401 \c         mov     ax,[wordvar]
1402 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1403 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1405 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1406 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1408 More complicated effective addresses, such as those involving more
1409 than one register, work in exactly the same way:
1411 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1412 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1414 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1415 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1416 all right:
1418 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1419 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1421 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1422 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1423 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1424 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1425 generate the latter on the grounds that the former requires four
1426 bytes to store a zero offset.
1428 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1429 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1430 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1431 default segment registers.
1433 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1434 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1435 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1436 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1437 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1438 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1439 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1440 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1441 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1442 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1443 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1445 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1446 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1447 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1448 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1449 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1450 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1451 the offset to be lost.
1453 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1454 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1455 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1456 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1457 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1458 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1460 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1461 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1462 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1463 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1466 \H{const} \i{Constants}
1468 NASM understands four different types of constant: numeric,
1469 character, string and floating-point.
1472 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1474 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1475 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1476 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1477 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1478 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1479 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1480 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1481 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1482 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1483 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1484 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1485 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1486 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1487 \e{not} imply an octal constant!
1489 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1490 up long strings.
1492 Some examples (all producing exactly the same code):
1494 \c         mov     ax,200          ; decimal
1495 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1496 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1497 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1498 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1499 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1500 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1501 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1502 \c         mov     ax,310q         ; octal
1503 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1504 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1505 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1506 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1507 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1508 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1509 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1510 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1512 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1514 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1515 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1516 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1517 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1518 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1519 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1520 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1523 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1525 \c       \'          single quote (')
1526 \c       \"          double quote (")
1527 \c       \`          backquote (`)
1528 \c       \\\          backslash (\)
1529 \c       \?          question mark (?)
1530 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1531 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1532 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1533 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1534 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1535 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1536 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1537 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1538 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1539 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1540 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1541 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1543 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1544 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1545 sequence.
1547 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1548 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1550 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1551 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1552 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1555 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1557 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1558 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1560 A character constant with more than one byte will be arranged
1561 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1563 \c           mov eax,'abcd'
1565 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1566 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1567 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1568 the sense of character constants understood by the Pentium's
1569 \i\c{CPUID} instruction.
1572 \S{strconst} \i{String Constants}
1574 String constants are character strings used in the context of some
1575 pseudo-instructions, namely the
1576 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1577 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1578 certain preprocessor directives.
1580 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1581 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1582 for the conditions. So the following are equivalent:
1584 \c       db    'hello'               ; string constant
1585 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1587 And the following are also equivalent:
1589 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1590 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1591 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1593 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1594 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1595 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1596 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1597 or four-character constants are treated as strings when they are
1598 operands to \c{DW}, and so forth.
1600 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1602 The special operators \i\c{__utf16__}, \i\c{__utf16le__},
1603 \i\c{__utf16be__}, \i\c{__utf32__}, \i\c{__utf32le__} and
1604 \i\c{__utf32be__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1605 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1606 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1607 littleendian.
1609 For example:
1611 \c %define u(x) __utf16__(x)
1612 \c %define w(x) __utf32__(x)
1614 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1615 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1617 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1618 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1619 context.
1621 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1623 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1624 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1625 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1626 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1627 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1628 \i\c{__float128h__}.
1630 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1631 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1632 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1633 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1634 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1636 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1637 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1638 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1639 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1640 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1641 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1642 prefixes, respectively.
1644 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1645 floating-point constants as well.
1647 Some examples:
1649 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1650 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1651 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1652 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1653 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1654 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1655 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1656 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1657 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1658 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1659 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1661 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1662 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1663 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1664 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1665 called a "\i{minifloat}."
1667 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1668 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1669 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1670 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1671 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1672 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1673 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1674 floating-point number, respectively.
1676 For example:
1678 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1680 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1681 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1683 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1685 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1686 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1687 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1688 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1689 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1690 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1691 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1692 of floating-point routines, which would significantly increase the
1693 size of the assembler for very little benefit.
1695 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1696 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1697 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1698 respectively.  These are normally used as macros:
1700 \c %define Inf __Infinity__
1701 \c %define NaN __QNaN__
1703 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1705 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1706 macros.  See \k{pkg_fp}.
1708 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1710 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1711 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1712 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1714 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1715 digits.
1717 For example:
1719 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1720 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1721 \c       dt +0p33
1722 \c       dt 33p
1725 \H{expr} \i{Expressions}
1727 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1728 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1729 appropriate size.
1731 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1732 calculations to involve the current assembly position: the
1733 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1734 position at the beginning of the line containing the expression; so
1735 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1736 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1737 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1739 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1740 increasing order of \i{precedence}.
1743 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1745 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1746 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1747 arithmetic operator supported by NASM.
1750 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1752 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1755 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1757 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1760 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1762 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1763 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1764 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1765 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1766 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1769 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1770 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1772 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1773 subtraction.
1776 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1777 \i{Multiplication} and \i{Division}
1779 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1780 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1781 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1782 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1783 \i{signed modulo} operators respectively.
1785 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1786 operation of the signed modulo operator.
1788 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1789 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1790 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1793 \S{expmul} \i{Unary Operators}
1795 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1796 which only apply to one argument.  These are \I{+ opunary}\c{+}, \I{-
1797 opunary}\c{-}, \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!}, \i\c{SEG}, and the
1798 \i{integer functions} operators.
1800 \c{-} negates its operand, \c{+} does nothing (it's provided for
1801 symmetry with \c{-}), \c{~} computes the \i{one's complement} of its
1802 operand, \c{!} is the \i{logical negation} operator.
1804 \c{SEG} provides the \i{segment address}
1805 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1807 A set of additional operators with leading and trailing double
1808 underscores are used to implement the integer functions of the
1809 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1812 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1814 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1815 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1816 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1817 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1819 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1820 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1821 the symbol makes sense. So the code
1823 \c         mov     ax,seg symbol
1824 \c         mov     es,ax
1825 \c         mov     bx,symbol
1827 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1829 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1830 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1831 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1832 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1833 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1835 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1836 \c         mov     es,ax
1837 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1839 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1840 pointer to the symbol \c{symbol}.
1842 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1843 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1844 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1845 could code either of
1847 \c         call    (seg procedure):procedure
1848 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1850 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1851 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1852 practice.)
1854 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1855 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1856 to \c{CALL} in these examples.
1858 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1859 must code
1861 \c         dw      symbol, seg symbol
1863 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1864 invent one using the macro processor.
1867 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1869 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1870 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1871 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
1872 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
1873 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
1874 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
1875 and in \c{BITS 16} mode,
1877 \c         push dword 33
1879 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1881 \c         push strict dword 33
1883 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1884 21 00 00 00}.
1886 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1887 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1890 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1892 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1893 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1894 called \e{Critical Expressions}.
1896 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1897 code and data, so that the second pass, when generating all the
1898 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1899 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1900 symbol declared after the code in question. For example,
1902 \c         times (label-$) db 0
1903 \c label:  db      'Where am I?'
1905 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1906 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1907 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1908 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1909 code
1911 \c         times (label-$+1) db 0
1912 \c label:  db      'NOW where am I?'
1914 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1915 wrong!
1917 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1918 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1919 value is required to be computable in the first pass, and which must
1920 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1921 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1923 \H{locallab} \i{Local Labels}
1925 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1926 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1927 label, which means that it is associated with the previous non-local
1928 label. So, for example:
1930 \c label1  ; some code
1932 \c .loop
1933 \c         ; some more code
1935 \c         jne     .loop
1936 \c         ret
1938 \c label2  ; some code
1940 \c .loop
1941 \c         ; some more code
1943 \c         jne     .loop
1944 \c         ret
1946 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1947 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1948 are kept separate by virtue of each being associated with the
1949 previous non-local label.
1951 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1952 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1953 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1954 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1955 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1956 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1957 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1958 to, you could write
1960 \c label3  ; some more code
1961 \c         ; and some more
1963 \c         jmp label1.loop
1965 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1966 define a label which can be referenced from anywhere but which
1967 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1968 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1969 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1970 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1971 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1972 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1973 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1974 to the local label mechanism. So you could code
1976 \c label1:                         ; a non-local label
1977 \c .local:                         ; this is really label1.local
1978 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1979 \c label2:                         ; another non-local label
1980 \c .local:                         ; this is really label2.local
1982 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1984 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1985 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1986 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
1987 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
1988 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
1989 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
1990 special.
1993 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1995 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1996 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1997 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1998 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1999 sign.
2001 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
2002 character into a single line.  Thus:
2004 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
2005 \c         THIS_VALUE
2007 will work like a single-line macro without the backslash-newline
2008 sequence.
2010 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
2012 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
2014 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
2015 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
2016 things like
2018 \c %define ctrl    0x1F &
2019 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
2021 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
2023 which will expand to
2025 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
2027 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
2028 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
2029 not at definition time. Thus the code
2031 \c %define a(x)    1+b(x)
2032 \c %define b(x)    2*x
2034 \c         mov     ax,a(8)
2036 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
2037 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
2039 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
2040 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2041 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2042 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2043 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2044 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2045 \c{bar}.
2047 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2048 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2049 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2050 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2051 Hence, if you code
2053 \c %define a(x)    1+a(x)
2055 \c         mov     ax,a(3)
2057 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2058 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2059 for an example of its use.
2061 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2062 macros: if you write
2064 \c %define foo(x)   1+x
2065 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2067 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2068 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2069 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2070 you define
2072 \c %define foo bar
2074 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2075 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2076 \e{with} parameters, and vice versa.
2078 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2079 perfectly well define a macro with
2081 \c %define foo bar
2083 and then re-define it later in the same source file with
2085 \c %define foo baz
2087 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2088 according to the most recent definition. This is particularly useful
2089 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2091 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2092 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2095 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2097 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2098 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2099 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2100 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2101 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2103 Suppose you have the following code:
2105 \c %define  isTrue  1
2106 \c %define  isFalse isTrue
2107 \c %define  isTrue  0
2109 \c val1:    db      isFalse
2111 \c %define  isTrue  1
2113 \c val2:    db      isFalse
2115 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2116 This is because, when a single-line macro is defined using
2117 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2118 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2119 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2120 time it is 1.
2122 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2123 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2124 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2126 \c %xdefine isTrue  1
2127 \c %xdefine isFalse isTrue
2128 \c %xdefine isTrue  0
2130 \c val1:    db      isFalse
2132 \c %xdefine isTrue  1
2134 \c val2:    db      isFalse
2136 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2137 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2138 the time that \c{isFalse} was defined.
2141 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2143 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2144 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2145 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2146 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2148 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2150 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2151 select between them.  Similarly, the two statements:
2153 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2154 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2156 have, in fact, exactly the same effect.
2158 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2159 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2162 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2164 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2165 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2166 several similar macros that perform similar functions.
2168 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2169 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2171 As an example, consider the following:
2173 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2175 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2176 \c         .COM1addr       RESW    1
2177 \c         .COM2addr       RESW    1
2178 \c         ; ..and so on
2179 \c endstruc
2181 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2182 we can end up with:
2184 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2185 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2187 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2188 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2190 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2192 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2194 Now the above code can be written as:
2196 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2197 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2199 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2200 in turn, reduce typing errors).
2203 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2205 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2206 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2207 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2208 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2209 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2210 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2212 For example:
2214 \c %idefine Foo mov %?,%??
2216 \c         foo
2217 \c         FOO
2219 will expand to:
2221 \c         mov foo,Foo
2222 \c         mov FOO,Foo
2224 The sequence:
2226 \c %idefine keyword $%?
2228 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2229 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2231 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2234 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2236 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2237 example, the following sequence:
2239 \c %define foo bar
2240 \c %undef  foo
2242 \c         mov     eax, foo
2244 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2245 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2247 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2248 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2249 \k{opt-u}.
2252 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2254 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2255 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2256 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2257 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2259 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2260 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2261 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2262 \c{%assign} directive is processed.
2264 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2265 later, so you can do things like
2267 \c %assign i i+1
2269 to increment the numeric value of a macro.
2271 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2272 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2273 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2275 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2276 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2277 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2278 involving a register).
2281 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2283 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2284 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2285 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2286 before definition.
2288 For example:
2290 \c %defstr test TEST
2292 is equivalent to
2294 \c %define test 'TEST'
2296 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2297 \k{getenv}):
2299 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2302 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2304 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2305 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2306 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2308 For example:
2310 \c %deftok test 'TEST'
2312 is equivalent to
2314 \c %define test TEST
2317 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2319 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2320 supports a few simple string handling macro operators from which
2321 more complex operations can be constructed.
2323 All the string operators define or redefine a value (either a string
2324 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2325 value, it may change the style of quoting of the input string or
2326 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2328 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2330 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2331 a single-line macro.
2333 For example:
2335 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2337 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2338 Similarly:
2340 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2342 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2344 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2347 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2349 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2350 For example:
2352 \c %strlen charcnt 'my string'
2354 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2355 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2356 was a literal string but it could also have been a single-line
2357 macro that expands to a string, as in the following example:
2359 \c %define sometext 'my string'
2360 \c %strlen charcnt sometext
2362 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2363 assigned the value of 9.
2366 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2368 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2369 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2370 than the description:
2372 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2373 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2374 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2375 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2376 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2377 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2379 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2380 single-line macro to be created and the second is the string. The
2381 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2382 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2383 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2384 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2385 values out of range result in an empty string.  A negative length
2386 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2387 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2390 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2392 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2393 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2394 this.
2396 \c %macro  prologue 1
2398 \c         push    ebp
2399 \c         mov     ebp,esp
2400 \c         sub     esp,%1
2402 \c %endmacro
2404 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2405 invoke the macro with a call such as
2407 \c myfunc:   prologue 12
2409 which would expand to the three lines of code
2411 \c myfunc: push    ebp
2412 \c         mov     ebp,esp
2413 \c         sub     esp,12
2415 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2416 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2417 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2418 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2419 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2420 \c{%3} and so on.
2422 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2423 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2425 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2426 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2427 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2428 things like
2430 \c %macro  silly 2
2432 \c     %2: db      %1
2434 \c %endmacro
2436 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2437 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2438 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2441 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2443 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2444 defining the same macro name several times with different numbers of
2445 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2446 parameters at all. So you could define
2448 \c %macro  prologue 0
2450 \c         push    ebp
2451 \c         mov     ebp,esp
2453 \c %endmacro
2455 to define an alternative form of the function prologue which
2456 allocates no local stack space.
2458 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2459 instruction; for example, you might want to define
2461 \c %macro  push 2
2463 \c         push    %1
2464 \c         push    %2
2466 \c %endmacro
2468 so that you could code
2470 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2471 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2473 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2474 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2475 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2476 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2477 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2478 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2481 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2483 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2484 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2485 calling the same macro multiple times will use a different label
2486 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2487 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2488 flag is set by doing this:
2490 \c %macro  retz 0
2492 \c         jnz     %%skip
2493 \c         ret
2494 \c     %%skip:
2496 \c %endmacro
2498 You can call this macro as many times as you want, and every time
2499 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2500 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2501 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2502 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2503 interfering with the local label mechanism, as described in
2504 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2505 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2506 they interfere with macro-local labels.
2509 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2511 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2512 command line into one parameter definition, possibly after
2513 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2514 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2515 you might want to be able to write
2517 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2519 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2520 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2521 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2522 the last defined one along with the separating commas. So if you
2523 code:
2525 \c %macro  writefile 2+
2527 \c         jmp     %%endstr
2528 \c   %%str:        db      %2
2529 \c   %%endstr:
2530 \c         mov     dx,%%str
2531 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2532 \c         mov     bx,%1
2533 \c         mov     ah,0x40
2534 \c         int     0x21
2536 \c %endmacro
2538 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2539 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2540 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2541 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2542 \c{db}.
2544 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2545 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2546 \c{%macro} line.
2548 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2549 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2550 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2551 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2552 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2553 into account when overloading macros, and will not allow you to
2554 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2555 example).
2557 Of course, the above macro could have been implemented as a
2558 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2559 look like
2561 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2563 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2564 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2565 definition.
2567 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2569 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2571 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2572 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2573 be either negative or positive but must never be zero.
2575 For example
2577 \c %macro mpar 1-*
2578 \c      db %{3:5}
2579 \c %endmacro
2581 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2583 expands to \c{3,4,5} range.
2585 Even more, the parameters can be reversed so that
2587 \c %macro mpar 1-*
2588 \c      db %{5:3}
2589 \c %endmacro
2591 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2593 expands to \c{5,4,3} range.
2595 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2596 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2597 the analogue here.
2599 \c %macro mpar 1-*
2600 \c      db %{-1:-3}
2601 \c %endmacro
2603 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2605 expands to \c{6,5,4} range.
2607 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2609 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2610 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2612 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2614 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2615 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2616 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2618 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2620 \c         writefile 2,%1
2621 \c         mov     ax,0x4c01
2622 \c         int     0x21
2624 \c %endmacro
2626 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2627 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2628 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2629 called with no parameters, in which case it will use the default
2630 error message supplied in the macro definition.
2632 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2633 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2634 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2635 optional ones. So if a macro definition began with the line
2637 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2639 then it could be called with between one and three parameters, and
2640 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2641 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2642 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2644 You can provide extra information to a macro by providing
2645 too many default parameters:
2647 \c %macro quux 1 something
2649 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2650 more information.
2651 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2652 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2653 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2654 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2655 when the macro is defined, not when it is expanded.
2657 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2658 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2659 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2660 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2661 parameters were really passed to the macro call.
2663 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2664 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2665 and more useful, by changing the first line of the definition to
2667 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2669 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2670 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2671 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2674 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2676 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2677 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2678 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2679 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2680 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2681 Examples are given in \k{rotate}.
2684 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2686 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2687 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2688 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2691 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2693 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2694 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2695 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2696 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2697 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2698 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2700 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2701 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2702 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2703 argument list reappear on the right, and vice versa.
2705 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2706 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2707 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2708 parameters are rotated to the right.
2710 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2711 restore a set of registers might work as follows:
2713 \c %macro  multipush 1-*
2715 \c   %rep  %0
2716 \c         push    %1
2717 \c   %rotate 1
2718 \c   %endrep
2720 \c %endmacro
2722 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2723 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2724 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2725 one place to the left, so that the original second argument is now
2726 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2727 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2728 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2730 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2731 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2732 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2734 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2735 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2736 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2737 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2738 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2739 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2740 order from the one in which they were pushed.
2742 This can be done by the following definition:
2744 \c %macro  multipop 1-*
2746 \c   %rep %0
2747 \c   %rotate -1
2748 \c         pop     %1
2749 \c   %endrep
2751 \c %endmacro
2753 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2754 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2755 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2756 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2757 iterated through in reverse order.
2760 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2762 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2763 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2764 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2765 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2766 table, you could code something like
2768 \c %macro keytab_entry 2
2770 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2771 \c                 db      %2
2773 \c %endmacro
2775 \c keytab:
2776 \c           keytab_entry F1,128+1
2777 \c           keytab_entry F2,128+2
2778 \c           keytab_entry Return,13
2780 which would expand to
2782 \c keytab:
2783 \c keyposF1        equ     $-keytab
2784 \c                 db     128+1
2785 \c keyposF2        equ     $-keytab
2786 \c                 db      128+2
2787 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2788 \c                 db      13
2790 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2791 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2793 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2794 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2795 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2796 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2797 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2798 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2799 (literal text to be concatenated to the parameter).
2801 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2802 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2803 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2804 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2805 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2806 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2807 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2808 real names of macro-local labels means that the two usages
2809 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2810 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2812 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2813 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2814 purpose of concatenation.
2816 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2819 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2821 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2822 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2823 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2824 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2825 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2826 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2827 condition code.
2829 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2830 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2831 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2832 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2834 \c %macro  retc 1
2836 \c         j%-1    %%skip
2837 \c         ret
2838 \c   %%skip:
2840 \c %endmacro
2842 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2843 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2844 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2845 \c{JPE}.
2847 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2848 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2849 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2850 because no inverse condition code exists.
2853 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2855 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2856 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2857 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2858 see which instructions in the macro expansion are generating what
2859 code; however, for some macros this clutters the listing up
2860 unnecessarily.
2862 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2863 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2864 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2865 the number of parameters, like this:
2867 \c %macro foo 1.nolist
2869 Or like this:
2871 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2873 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2875 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2876 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2877 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2878 that argument specification.
2880 For example:
2882 \c %macro foo 1-3
2883 \c         ; Do something
2884 \c %endmacro
2885 \c %unmacro foo 1-3
2887 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2889 \c %macro bar 1-3
2890 \c         ; Do something
2891 \c %endmacro
2892 \c %unmacro bar 1
2894 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2895 specification does not match exactly.
2898 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2900 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2901 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2902 syntax of this feature looks like this:
2904 \c %if<condition>
2905 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2906 \c %elif<condition2>
2907 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2908 \c %else
2909 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2910 \c %endif
2912 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2914 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2915 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2917 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2918 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2919 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2920 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2922 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2923 single-line macro existence}
2925 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2926 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2927 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2928 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2930 For example, when debugging a program, you might want to write code
2931 such as
2933 \c           ; perform some function
2934 \c %ifdef DEBUG
2935 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2936 \c %endif
2937 \c           ; go and do something else
2939 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2940 version of the program which produced debugging messages, and remove
2941 the option to generate the final release version of the program.
2943 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2944 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2945 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2946 \i\c{%elifndef}.
2949 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2950 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2952 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2953 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2955 For example, you may be working with a large project and not have control
2956 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2957 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2958 does exist.
2960 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2961 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2963 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2965 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2967 \c %else
2969 \c      %macro MyMacro 1-3
2971 \c              ; insert code to define the macro
2973 \c      %endmacro
2975 \c %endif
2977 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2978 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2979 conflict.
2981 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2982 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2983 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2986 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2987 stack}
2989 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2990 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2991 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2992 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2993 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2995 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2996 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2999 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
3000 arbitrary numeric expressions}
3002 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
3003 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
3004 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
3005 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
3006 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
3008 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
3009 a critical expression (see \k{crit}).
3011 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
3012 set of \i{relational operators} which are not normally available in
3013 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
3014 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
3015 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
3016 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
3017 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
3018 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
3019 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
3020 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
3021 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
3022 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
3023 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
3024 for true and 0 for false.
3026 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
3027 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
3029 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
3030 Identity\I{testing, exact text identity}
3032 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
3033 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
3034 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
3035 Differences in white space are not counted.
3037 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
3039 For example, the following macro pushes a register or number on the
3040 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
3042 \c %macro  pushparam 1
3044 \c   %ifidni %1,ip
3045 \c         call    %%label
3046 \c   %%label:
3047 \c   %else
3048 \c         push    %1
3049 \c   %endif
3051 \c %endmacro
3053 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3054 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3055 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3056 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3058 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3059 Types\I{testing, token types}
3061 Some macros will want to perform different tasks depending on
3062 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3063 example, a string output macro might want to be able to cope with
3064 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3065 string.
3067 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3068 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3069 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3070 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3071 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3073 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3074 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3076 \c %macro writefile 2-3+
3078 \c   %ifstr %2
3079 \c         jmp     %%endstr
3080 \c     %if %0 = 3
3081 \c       %%str:    db      %2,%3
3082 \c     %else
3083 \c       %%str:    db      %2
3084 \c     %endif
3085 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3086 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3087 \c   %else
3088 \c                 mov     dx,%2
3089 \c                 mov     cx,%3
3090 \c   %endif
3091 \c                 mov     bx,%1
3092 \c                 mov     ah,0x40
3093 \c                 int     0x21
3095 \c %endmacro
3097 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3098 the following two ways:
3100 \c         writefile [file], strpointer, length
3101 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3103 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3104 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3105 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3106 it itself and works out the address and length for itself.
3108 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3109 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3110 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3111 which case, all but the first two would be lumped together into
3112 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3114 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3115 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3116 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3117 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3119 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3121 Some macros will want to do different things depending on if it is
3122 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3123 versus a multi-token sequence.
3125 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3126 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3127 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3129 For example:
3131 \c %iftoken 1
3133 will assemble the subsequent code, but
3135 \c %iftoken -1
3137 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3138 \c{-}, and the number \c{1}.
3140 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3141 variants are also provided.
3143 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3145 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3146 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3147 any tokens at all, whitespace excepted.
3149 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3150 variants are also provided.
3152 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3154 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3155 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3156 the \c{%!<env>} directive exists.
3158 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3159 variants are also provided.
3161 Just as for \c{%!<env>} the argument should be written as a string if
3162 it contains characters that would not be legal in an identifier.  See
3163 \k{getenv}.
3165 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3167 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3168 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3169 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3170 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3172 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3173 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3174 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3175 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3177 \c %assign i 0
3178 \c %rep    64
3179 \c         inc     word [table+2*i]
3180 \c %assign i i+1
3181 \c %endrep
3183 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3184 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3185 \c{[table+126]}.
3187 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3188 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3189 terminate the loop, like this:
3191 \c fibonacci:
3192 \c %assign i 0
3193 \c %assign j 1
3194 \c %rep 100
3195 \c %if j > 65535
3196 \c     %exitrep
3197 \c %endif
3198 \c         dw j
3199 \c %assign k j+i
3200 \c %assign i j
3201 \c %assign j k
3202 \c %endrep
3204 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3206 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3207 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3208 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3209 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3210 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3211 be gradually used up and other applications to start crashing.
3213 Note a maximum repeat count is limited by 62 bit number, though it
3214 is hardly possible that you ever need anything bigger.
3217 \H{files} Source Files and Dependencies
3219 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3221 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3223 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3224 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3225 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3227 \c %include "macros.mac"
3229 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3230 file containing the \c{%include} directive.
3232 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3233 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3234 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3235 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3236 line using the \c{-i} option.
3238 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3239 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3240 the form
3242 \c %ifndef MACROS_MAC
3243 \c     %define MACROS_MAC
3244 \c     ; now define some macros
3245 \c %endif
3247 then including the file more than once will not cause errors,
3248 because the second time the file is included nothing will happen
3249 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3251 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3252 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3253 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3256 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3258 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3259 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3260 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3261 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3263 For example,
3265 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3267 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3268 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3271 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3273 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3274 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3275 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3277 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3278 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3279 \c{INCBIN} directive looks like:
3281 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3282 \c %pathsearch dep %1
3283 \c %depend dep
3284 \c         incbin dep,%2
3285 \c %endmacro
3287 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3288 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3289 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3292 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3294 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3295 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3296 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3297 described in \k{macropkg}.
3299 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3300 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3301 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3302 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3304 \c %use altreg
3305 \c %use 'altreg'
3307 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3308 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3309 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3311 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3313 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3314 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3315 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3316 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3317 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3318 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3319 able to nest these loops.
3321 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3322 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3323 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3324 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3325 define labels that are local to a particular context on the stack.
3328 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3329 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3331 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3332 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3333 which is the name of the context. For example:
3335 \c %push    foobar
3337 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3338 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3339 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3340 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3341 single macro definition.)
3343 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3344 context from the context stack and destroys it, along with any
3345 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3346 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3349 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3351 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3352 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3353 is used to define a label which is local to the context on the top
3354 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3355 above could be implemented by means of:
3357 \c %macro repeat 0
3359 \c     %push   repeat
3360 \c     %$begin:
3362 \c %endmacro
3364 \c %macro until 1
3366 \c         j%-1    %$begin
3367 \c     %pop
3369 \c %endmacro
3371 and invoked by means of, for example,
3373 \c         mov     cx,string
3374 \c         repeat
3375 \c         add     cx,3
3376 \c         scasb
3377 \c         until   e
3379 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3380 in \c{AL}.
3382 If you need to define, or access, labels local to the context
3383 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3384 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3387 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3389 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3390 a particular context, in just the same way:
3392 \c %define %$localmac 3
3394 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3395 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3396 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3399 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup}
3401 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3402 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3403 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3404 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3405 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3406 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3407 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3408 result in an \e{expression syntax error}.
3410 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3412 \c %macro ctxthru 0
3413 \c %push ctx1
3414 \c     %assign %$external 1
3415 \c         %push ctx2
3416 \c             %assign %$internal 1
3417 \c             mov eax, %$external
3418 \c             mov eax, %$internal
3419 \c         %pop
3420 \c %pop
3421 \c %endmacro
3423 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3424 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3425 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3426 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3427 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3428 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3429 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3430 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3431 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3433 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3435 \c %macro ctxthru 0
3436 \c %push ctx1
3437 \c     %assign %$external 1
3438 \c         %push ctx2
3439 \c             %assign %$internal 1
3440 \c             mov eax, %$$external
3441 \c             mov eax, %$internal
3442 \c         %pop
3443 \c %pop
3444 \c %endmacro
3446 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3447 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3448 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3449 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3450 unintuitive or erroneous.
3453 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3455 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3456 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3457 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3458 have the side effect of destroying all context-local labels and
3459 macros associated with the context that was just popped.
3461 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3462 with a different name, without touching the associated macros and
3463 labels. So you could replace the destructive code
3465 \c %pop
3466 \c %push   newname
3468 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3471 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3473 This example makes use of almost all the context-stack features,
3474 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3475 implement a block IF statement as a set of macros.
3477 \c %macro if 1
3479 \c     %push if
3480 \c     j%-1  %$ifnot
3482 \c %endmacro
3484 \c %macro else 0
3486 \c   %ifctx if
3487 \c         %repl   else
3488 \c         jmp     %$ifend
3489 \c         %$ifnot:
3490 \c   %else
3491 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3492 \c   %endif
3494 \c %endmacro
3496 \c %macro endif 0
3498 \c   %ifctx if
3499 \c         %$ifnot:
3500 \c         %pop
3501 \c   %elifctx      else
3502 \c         %$ifend:
3503 \c         %pop
3504 \c   %else
3505 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3506 \c   %endif
3508 \c %endmacro
3510 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3511 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3512 that the macros are issued in the right order (for example, not
3513 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3514 not.
3516 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3517 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3518 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3519 to do different things depending on whether the context on top of
3520 the stack is \c{if} or \c{else}.
3522 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3523 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3524 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3525 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3526 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3528 A sample usage of these macros might look like:
3530 \c         cmp     ax,bx
3532 \c         if ae
3533 \c                cmp     bx,cx
3535 \c                if ae
3536 \c                        mov     ax,cx
3537 \c                else
3538 \c                        mov     ax,bx
3539 \c                endif
3541 \c         else
3542 \c                cmp     ax,cx
3544 \c                if ae
3545 \c                        mov     ax,cx
3546 \c                endif
3548 \c         endif
3550 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3551 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3552 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3553 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3556 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3558 The following preprocessor directives provide a way to use
3559 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3561 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3563 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3565 \b\c{%local}  (see \k{local})
3568 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3570 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3571 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3572 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3574 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3575 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3576 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3577 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3579 \c some_function:
3581 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3582 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3583 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3585 \c         mov     ax,[i]
3586 \c         mov     bx,[j_ptr]
3587 \c         add     ax,[bx]
3588 \c         ret
3590 \c     %pop                       ; restore original context
3592 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3593 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3594 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3595 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3598 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3600 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3601 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3602 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3603 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3604 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3606 \c %stacksize flat
3608 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3609 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3610 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3612 \c %stacksize flat64
3614 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3615 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3616 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3618 \c %stacksize large
3620 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3621 assumes that a far form of call was used to get to this address
3622 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3624 \c %stacksize small
3626 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3627 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3628 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3629 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3630 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3631 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3632 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3633 (see \k{local}).
3636 \S{local} \i\c{%local} Directive
3638 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3639 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3640 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3641 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3642 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3643 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3644 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3645 instruction.
3646 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3647 An example of its use is the following:
3649 \c silly_swap:
3651 \c     %push mycontext             ; save the current context
3652 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3653 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3654 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3656 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3657 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3658 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3659 \c         mov     ax,bx
3660 \c         mov     dx,cx
3661 \c         mov     bx,[old_ax]
3662 \c         mov     cx,[old_dx]
3663 \c         leave                   ; restore old bp
3664 \c         ret                     ;
3666 \c     %pop                        ; restore original context
3668 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3669 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3670 current context before the \c{%local} directive may be used.
3671 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3672 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3673 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3674 as shown in the example.
3677 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3679 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3680 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3681 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3682 right macros by means of code like this:
3684 \c %ifdef F1
3685 \c     ; do some setup
3686 \c %elifdef F2
3687 \c     ; do some different setup
3688 \c %else
3689 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3690 \c %endif
3692 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3693 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3694 having to wait until the program crashes on being run and then not
3695 knowing what went wrong.
3697 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3699 \c %ifdef F1
3700 \c     ; do some setup
3701 \c %elifdef F2
3702 \c     ; do some different setup
3703 \c %else
3704 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3705 \c     %define F1
3706 \c %endif
3708 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3709 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3710 depend on symbol values.
3712 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3713 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3714 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3715 messages.
3717 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3718 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3719 are expanded in it, which can be used to display more information to
3720 the user.  For example:
3722 \c %if foo > 64
3723 \c     %assign foo_over foo-64
3724 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3725 \c %endif
3728 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3730 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3731 information from external sources. Currently they include:
3733 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3734 preprocessor (see \k{line}).
3736 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3737 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3739 \S{line} \i\c{%line} Directive
3741 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3742 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3743 this other file would be an original source file, with the current
3744 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3745 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3746 number of the original source file, instead of the file that is being
3747 read by NASM.
3749 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3750 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3751 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3753 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3755 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3756 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3757 which specifies a line increment value; each line of the input file
3758 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3759 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3760 specifies the file name of the original source file.
3762 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3763 all file name and line numbers relative to the values specified
3764 therein.
3767 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3769 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3770 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3771 to store the contents of an environment variable into a string, which
3772 could be used at some other point in your code.
3774 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3775 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3776 could do that as follows:
3778 \c %defstr FOO          %!FOO
3780 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3782 If the name of the environment variable contains non-identifier
3783 characters, you can use string quotes to surround the name of the
3784 variable, for example:
3786 \c %defstr C_colon      %!'C:'
3789 \H{comment} Comment Blocks: \i\c{%comment}
3791 The \c{%comment} and \c{%endcomment} directives are used to specify
3792 a block of commented (i.e. unprocessed) code/text. Everything between
3793 \c{%comment} and \c{%endcomment} will be ignored by the preprocessor.
3795 \c %comment
3796 \c     ; some code, text or data to be ignored
3797 \c %endcomment
3800 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3802 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3803 when it starts to process any source file. If you really need a
3804 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3805 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3806 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3808 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3809 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3810 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3811 described here.
3814 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3816 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3817 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3818 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3819 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3820 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3821 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3822 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3824 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3825 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3828 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3830 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3831 representing the full version number of the version of nasm being used.
3832 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3833 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3834 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3835 would be equivalent to:
3837 \c         dd      0x00622001
3841 \c         db      1,32,98,0
3843 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3844 line is used just to give an indication of the order that the separate
3845 values will be present in memory.
3848 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3850 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3851 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3853 \c         db      __NASM_VER__
3855 would expand to
3857 \c         db      "0.98.32"
3860 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3862 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3863 name and line number containing the current instruction. The macro
3864 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3865 current input file (which may change through the course of assembly
3866 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3867 numeric constant giving the current line number in the input file.
3869 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3870 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3871 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3872 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3873 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3874 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3875 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3876 here'. You could then write a macro
3878 \c %macro  notdeadyet 0
3880 \c         push    eax
3881 \c         mov     eax,__LINE__
3882 \c         call    stillhere
3883 \c         pop     eax
3885 \c %endmacro
3887 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3888 find the crash point.
3891 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3893 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3894 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3895 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3896 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3897 mode-dependent macros.
3899 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3901 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3902 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3903 list.
3905 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3906 \c  %define NEWLINE 13, 10
3907 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3908 \c  %define NEWLINE 10
3909 \c %endif
3912 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3914 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3915 assembly session.
3917 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3918 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3919 respectively.)
3921 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3922 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3923 \c{HHMMSS} respectively.
3925 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3926 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3927 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3928 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3930 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3931 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3932 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3933 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3934 undefined.
3936 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3937 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3938 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3939 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3940 local time as if it was UTC.
3942 All instances of time and date macros in the same assembly session
3943 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3944 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3945 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3946 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3947 clock:
3949 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3950 \c       __TIME__             "00:00:42"
3951 \c       __DATE_NUM__         20100101
3952 \c       __TIME_NUM__         000042
3953 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3954 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3955 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3956 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3957 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3960 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3961 Include Test
3963 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3964 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3965 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3966 testing if a particular package is invoked or not.
3968 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3969 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3972 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3974 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3975 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3976 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3977 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3979 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3980 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3981 change in future versions of NASM.}
3984 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3986 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3987 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3988 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3989 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3991 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3992 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3993 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3994 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3995 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
3996 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
3997 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
3998 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
3999 the definition.
4001 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
4002 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
4004 \c struc   mytype
4006 \c   mt_long:      resd    1
4007 \c   mt_word:      resw    1
4008 \c   mt_byte:      resb    1
4009 \c   mt_str:       resb    32
4011 \c endstruc
4013 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
4014 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
4015 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
4016 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
4018 The reason why the structure type name is defined at zero by default
4019 is a side effect of allowing structures to work with the local label
4020 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
4021 more than one structure, you can define the above structure like this:
4023 \c struc mytype
4025 \c   .long:        resd    1
4026 \c   .word:        resw    1
4027 \c   .byte:        resb    1
4028 \c   .str:         resb    32
4030 \c endstruc
4032 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
4033 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
4035 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
4036 support any form of period notation to refer to the elements of a
4037 structure once you have one (except the above local-label notation),
4038 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
4039 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
4040 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
4041 ax,[mystruc+mytype.word]}.
4043 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
4044 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
4046 \c push ebp
4047 \c mov ebp, esp
4048 \c sub esp, 40
4050 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
4052 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
4054 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
4055 a base offset:
4057 \c struc mytype, -40
4059 And access an element this way:
4061 \c mov [ebp + mytype.word], ax
4064 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
4065 \i{Instances of Structures}
4067 Having defined a structure type, the next thing you typically want
4068 to do is to declare instances of that structure in your data
4069 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4070 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4071 you code something like this:
4073 \c mystruc:
4074 \c     istruc mytype
4076 \c         at mt_long, dd      123456
4077 \c         at mt_word, dw      1024
4078 \c         at mt_byte, db      'x'
4079 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4081 \c     iend
4083 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4084 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4085 specified structure field, and then to declare the specified data.
4086 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4087 they were specified in the structure definition.
4089 If the data to go in a structure field requires more than one source
4090 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4091 the \c{AT} line. For example:
4093 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4094 \c                     db      190,100,0
4096 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4097 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4098 line:
4100 \c         at mt_str
4101 \c                 db      'hello, world'
4102 \c                 db      13,10,0
4105 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
4107 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4108 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4109 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4110 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4112 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4113 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4114 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4115 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4116 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4118 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4119 both compute the number of additional bytes required to bring the
4120 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4121 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4122 perform the alignment.
4124 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4125 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4126 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4127 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4128 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4129 except for special purposes.
4131 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4132 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4133 power of two, or if their second argument generates more than one
4134 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4135 thing.
4137 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4138 be used within structure definitions:
4140 \c struc mytype2
4142 \c   mt_byte:
4143 \c         resb 1
4144 \c         alignb 2
4145 \c   mt_word:
4146 \c         resw 1
4147 \c         alignb 4
4148 \c   mt_long:
4149 \c         resd 1
4150 \c   mt_str:
4151 \c         resb 32
4153 \c endstruc
4155 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4156 relative to the base of the structure.
4158 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4159 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4160 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4161 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4162 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4163 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4164 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4166 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4167 See \k{sectalign} for details.
4169 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4172 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4174 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4175 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4176 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4178 For example the directive
4180 \c SECTALIGN 16
4182 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4183 not be decreased, the magnitude may grow only.
4185 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4186 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4187 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4188 at all use the directive
4190 \c SECTALIGN OFF
4192 It is still possible to turn in on again by
4194 \c SECTALIGN ON
4197 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4199 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4200 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4201 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4202 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4204 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4205 quoted or not.
4208 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4210 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4211 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4212 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4213 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4214 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4215 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4217 Example use:
4219 \c %use altreg
4221 \c proc:
4222 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4223 \c       ret
4225 See also \k{reg64}.
4228 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4230 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4231 macro which is more powerful than the default (and
4232 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4233 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4234 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4235 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4236 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4237 sequence.
4239 The specific instructions generated can be controlled with the
4240 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4241 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4242 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4243 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4245 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4246 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4247 default.
4249 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4250 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4251 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4253 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4254 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4255 threshold is 16.
4257 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4258 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4259 threshold is 16.
4261 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4262 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4263 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4264 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4266 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4267 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4268 are used internally by this macro package.
4271 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4273 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4275 \c %define Inf             __Infinity__
4276 \c %define NaN             __QNaN__
4277 \c %define QNaN            __QNaN__
4278 \c %define SNaN            __SNaN__
4279 \c 
4280 \c %define float8(x)       __float8__(x)
4281 \c %define float16(x)      __float16__(x)
4282 \c %define float32(x)      __float32__(x)
4283 \c %define float64(x)      __float64__(x)
4284 \c %define float80m(x)     __float80m__(x)
4285 \c %define float80e(x)     __float80e__(x)
4286 \c %define float128l(x)    __float128l__(x)
4287 \c %define float128h(x)    __float128h__(x)
4290 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4292 This package contains a set of macros which implement integer
4293 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4294 are most conveniently accessed via this macro package.
4296 The macros provided are:
4298 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4300 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4301 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4302 between the functions is their behavior if the argument provided is
4303 not a power of two.
4305 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generate an error if
4306 the argument is not a power of two.
4308 The function \i\c{ilog2w()} generate a warning if the argument is not
4309 a power of two.
4311 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4312 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4314 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4315 power of two.
4318 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4320 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4321 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4322 directives. These are described in this chapter.
4324 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4325 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4326 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4327 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4328 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4329 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4331 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4332 directives are not.
4334 In addition to the universal directives described in this chapter,
4335 each object file format can optionally supply extra directives in
4336 order to control particular features of that file format. These
4337 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4338 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4341 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4343 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4344 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4345 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4346 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4348 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4349 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4350 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4351 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4352 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4353 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4354 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4355 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4357 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4358 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4359 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4360 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4361 device drivers and boot loader software.
4363 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4364 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4365 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4366 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4368 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4369 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4370 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4371 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4372 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4373 need an 0x67.
4375 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4376 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4377 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4379 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4380 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4381 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4382 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4383 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4384 necessary.
4386 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4387 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4388 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4389 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4390 REX prefix is used.
4392 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4393 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4394 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4396 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4398 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4400 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4401 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4404 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4406 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4407 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4408 specify most features directly.  However, this is occationally
4409 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4410 to use.
4412 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
4413 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
4414 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4415 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4416 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4417 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4419 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4420 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4421 other special functions in 64-bit mode, and generating
4422 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4424 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4426 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4427 Sections}
4429 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4430 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4431 which section of the output file the code you write will be
4432 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4433 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4434 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4435 define a new section, if you try to switch to a section that does
4436 not (yet) exist.
4438 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4439 \k{multisec}, all support
4440 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4441 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4442 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4443 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4444 name that has one.
4447 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4449 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4450 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4451 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4452 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4453 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4454 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4455 it. So the user-level directive
4457 \c         SECTION .text
4459 expands to the two lines
4461 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4462 \c         [SECTION .text]
4464 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4465 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4466 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4468 \c %macro  writefile 2+
4470 \c         [section .data]
4472 \c   %%str:        db      %2
4473 \c   %%endstr:
4475 \c         __SECT__
4477 \c         mov     dx,%%str
4478 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4479 \c         mov     bx,%1
4480 \c         mov     ah,0x40
4481 \c         int     0x21
4483 \c %endmacro
4485 This form of the macro, once passed a string to output, first
4486 switches temporarily to the data section of the file, using the
4487 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4488 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4489 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4490 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4491 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4492 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4493 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4494 code in any of several separate code sections.
4497 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4499 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4500 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4501 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4502 given absolute address. The only instructions you can use in this
4503 mode are the \c{RESB} family.
4505 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4507 \c absolute 0x1A
4509 \c     kbuf_chr    resw    1
4510 \c     kbuf_free   resw    1
4511 \c     kbuf        resw    16
4513 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4514 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4515 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4517 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4518 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4520 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4521 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4523 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4524 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4525 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4526 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4528 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4530 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4532 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4533 \c setup:
4534 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4536 \c absolute setup
4538 \c runtimevar1     resw    1
4539 \c runtimevar2     resd    20
4541 \c tsr_end:
4543 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4544 after the setup has finished running, the space it took up can be
4545 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4546 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4547 needs to be made resident.
4550 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4552 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4553 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4554 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4555 defined in some other module and needs to be referred to by this
4556 one. Not every object-file format can support external variables:
4557 the \c{bin} format cannot.
4559 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4560 argument is the name of a symbol:
4562 \c extern  _printf
4563 \c extern  _sscanf,_fscanf
4565 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4566 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4567 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4568 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4569 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4570 by means of the directive
4572 \c extern  _variable:wrt dgroup
4574 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4575 only in that it can take only one argument at a time: the support
4576 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4578 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4579 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4580 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4583 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4585 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4586 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4587 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4588 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4589 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4591 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4592 the definition of the symbol.
4594 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4595 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4596 \c{GLOBAL} directive. For example:
4598 \c global _main
4599 \c _main:
4600 \c         ; some code
4602 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4603 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4604 example, lets you specify whether global data items are functions or
4605 data:
4607 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4609 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4610 user-level form only in that it can take only one argument at a
4611 time.
4614 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4616 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4617 A common variable is much like a global variable declared in the
4618 uninitialized data section, so that
4620 \c common  intvar  4
4622 is similar in function to
4624 \c global  intvar
4625 \c section .bss
4627 \c intvar  resd    1
4629 The difference is that if more than one module defines the same
4630 common variable, then at link time those variables will be
4631 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4632 at the same piece of memory.
4634 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4635 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4636 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4637 specify the alignment requirements of a common variable:
4639 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4640 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4642 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4643 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4644 only one argument at a time.
4647 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4649 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4650 are available on the specified CPU.
4652 Options are:
4654 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4656 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4658 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4660 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4662 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4664 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4666 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4668 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4670 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4672 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4674 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4676 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4678 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4680 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4682 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4684 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4686 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4688 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4689 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4690 instructions are available.
4693 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4695 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4696 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4697 this behaviour:
4699 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4701 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4703 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4705 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4707 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4709 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4711 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4713 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4714 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4715 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4717 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4718 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4721 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4723 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4724 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4725 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4726 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4727 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4728 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4730 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4731 output file based on the input file name and the chosen output
4732 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4733 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4734 name, and substituting an extension defined by the output format.
4735 The extensions are given with each format below.
4738 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4740 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4741 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4742 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4743 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4744 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4745 development.
4747 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4748 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4750 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4751 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4752 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4753 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4755 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4756 leaves your file name as it is once the original extension has been
4757 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4758 into a binary file called \c{binprog}.
4761 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4763 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4764 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4765 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4766 the program begins at when it is loaded into memory.
4768 For example, the following code will generate the longword
4769 \c{0x00000104}:
4771 \c         org     0x100
4772 \c         dd      label
4773 \c label:
4775 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4776 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4777 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4778 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4779 offset which is added to all internal address references within the
4780 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4781 does. See \k{proborg} for further comments.
4784 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4785 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4787 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4788 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4789 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4790 end of the section-definition line. For example,
4792 \c section .data   align=16
4794 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4795 aligned on a 16-byte boundary.
4797 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4798 section start address must be forced to zero. The alignment value
4799 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4800 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4803 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4805 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4806 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4808 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4809 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4810 of course).
4812 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4813 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4814 \i\c{start=}.
4816 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4817 for the calculation of all memory references within that section
4818 with \i\c{vstart=}.
4820 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4821 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4822 start address.
4824 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4825 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4826 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4828 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4829 is directed by default into the \c{.text} section.
4831 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4832 by default.
4834 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4835 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4836 has been specified.
4838 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4839 alignment has been specified.
4841 \b Sections may not overlap.
4843 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4844 which may be used in your code.
4846 \S{map}\i{Map Files}
4848 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4849 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4850 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4851 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4852 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4853 brackets must be used.
4856 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4858 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4859 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4860 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4861 similar utilities.
4863 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4864 the \c{ith} file format.
4866 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4869 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4871 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4872 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4873 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4874 similar utilities.
4876 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4877 the \c{srec} file format.
4879 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4882 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4884 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4885 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4886 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4887 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4889 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4891 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4892 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4893 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4894 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4895 file format.
4897 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4898 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4899 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4901 If your source file contains code before specifying an explicit
4902 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4903 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4905 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4906 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4907 address of the segment. So, for example:
4909 \c segment data
4911 \c dvar:   dw      1234
4913 \c segment code
4915 \c function:
4916 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4917 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4918 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4919 \c         ret
4921 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4922 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4923 like
4925 \c extern  foo
4927 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4928 \c       mov   ds,ax
4929 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4930 \c       mov   es,ax
4931 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4932 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4935 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4936 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4938 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4939 directive to allow you to specify various properties of the segment
4940 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4941 end of the segment-definition line. For example,
4943 \c segment code private align=16
4945 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4946 segment, and requires that the portion of it described in this code
4947 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4949 The available qualifiers are:
4951 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4952 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4953 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4954 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4955 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4956 than stuck end-to-end.
4958 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4959 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4960 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4961 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4962 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4963 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4964 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4965 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4966 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4968 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4969 indicates to the linker that segments of the same class should be
4970 placed near each other in the output file. The class name can be any
4971 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4973 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4974 as an argument, and provides overlay information to an
4975 overlay-capable linker.
4977 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4978 the effect of recording the choice in the object file and also
4979 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4980 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4982 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4983 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4984 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4985 defines the group if it is not already defined.
4987 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4988 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4989 are currently known to make sensible use of this feature;
4990 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4991 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4992 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4994 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4995 class, no overlay, and \c{USE16}.
4998 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
5000 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
5001 single segment register can be used to refer to all the segments in
5002 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
5003 you can code
5005 \c segment data
5007 \c         ; some data
5009 \c segment bss
5011 \c         ; some uninitialized data
5013 \c group dgroup data bss
5015 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
5016 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
5017 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
5018 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
5019 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
5020 segment register.
5022 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
5023 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
5024 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
5025 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
5026 base rather than the segment base.
5028 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
5029 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5030 segment which is part of more than one group will default to being
5031 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5033 A group does not have to contain any segments; you can still make
5034 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5035 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5036 \c{FLAT} with no segments in it.
5039 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5041 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5042 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5043 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5044 segment, group and symbol names that are written to the object file
5045 to be forced to upper case just before being written. Within a
5046 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5047 be written entirely in upper case if desired.
5049 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5052 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5053 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5055 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5056 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5057 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5058 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5060 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5061 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5062 wish to import and the name of the library you wish to import it
5063 from. For example:
5065 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5067 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5068 known in the library you are importing it from, in case this is not
5069 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5070 once you have imported it. For example:
5072 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5075 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5076 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5078 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5079 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5080 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5081 using the \c{EXPORT} directive.
5083 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5084 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5085 optional second parameter (separated by white space from the first)
5086 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5087 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5088 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5089 off.
5091 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5092 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5093 space. If further parameters are given, the external name must also
5094 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5095 available attributes are:
5097 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5098 resident by the system loader. This is an optimisation for
5099 frequently used symbols imported by name.
5101 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5102 does not make use of any initialized data.
5104 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5105 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5106 between 32-bit and 16-bit segments.
5108 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5109 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5110 the desired number.
5112 For example:
5114 \c     export  myfunc
5115 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5116 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5117 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5120 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5121 Point}
5123 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5124 define the program entry point, where execution will begin when the
5125 program is run. If the object file that defines the entry point is
5126 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5127 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5128 begin.
5131 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5132 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5134 If you declare an external symbol with the directive
5136 \c     extern  foo
5138 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5139 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5140 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5141 \c{foo} you will usually need to do something like
5143 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5144 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5145 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5147 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5148 is going to be accessible from a given segment or group, say
5149 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5150 simply code
5152 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5154 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5155 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5156 alternative form
5158 \c     extern  foo:wrt dgroup
5160 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5161 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5162 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5163 \c{foo wrt dgroup}.
5165 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5166 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5167 your program. It can also be applied to common variables: see
5168 \k{objcommon}.
5171 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5172 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5174 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5175 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5176 specify which your variables should be by the use of the syntax
5178 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5179 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5181 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5182 OMF specification says that they are declared as a number of
5183 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5184 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5185 five-byte elements or one ten-byte element.
5187 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5188 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5189 the variable size, to match when resolving common variables declared
5190 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5191 the element size on your far common variables. This is done by the
5192 following syntax:
5194 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5195 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5197 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5198 keyword is not required when an element size is specified, since
5199 only far commons may have element sizes at all. So the above
5200 declarations could equivalently be
5202 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5203 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5205 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5206 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5207 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5209 \c common  foo     10:wrt dgroup
5210 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5211 \c common  baz     24:wrt data:6
5214 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5216 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5217 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5218 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5219 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5221 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5223 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5224 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5225 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5226 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5227 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5228 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5229 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5230 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5233 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5234 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5236 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5237 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5238 and properties of sections you declare. Section types and properties
5239 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5240 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5241 these qualifiers.
5243 The available qualifiers are:
5245 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5246 code section. This marks the section as readable and executable, but
5247 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5248 section is code.
5250 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5251 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5252 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5253 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5255 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5256 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5257 constants in it.
5259 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5260 which is not included in the executable file by the linker, but may
5261 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5262 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5263 linker to interpret the contents of the section as command-line
5264 options.
5266 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5267 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5268 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5269 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5270 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5271 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5272 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5273 for data (and BSS) sections.
5274 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5275 alignment), though the value does not matter.
5277 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5278 qualifiers are:
5280 \c section .text    code  align=16
5281 \c section .data    data  align=4
5282 \c section .rdata   rdata align=8
5283 \c section .bss     bss   align=4
5285 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5287 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5289 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5290 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5291 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5292 designated read-only table and have alleged entry point verified
5293 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5294 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5295 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5296 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5297 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5298 will not be performed for application in question. Table omission is by
5299 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5300 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5301 \c{/safeseh} command line option.
5303 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5304 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5305 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5307 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5309 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5311 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5312 line to source code:
5314 \c $@feat.00 equ 1
5316 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5317 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5318 developer would choose to assign another value in source file, it would
5319 still be perfectly possible.
5321 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5322 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5323 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5324 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5325 table." Its typical use would be:
5327 \c section .text
5328 \c extern  _MessageBoxA@16
5329 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5330 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5331 \c %endif
5332 \c handler:
5333 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5334 \c         push    DWORD caption
5335 \c         push    DWORD text
5336 \c         push    DWORD 0
5337 \c         call    _MessageBoxA@16
5338 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5339 \c                         ; for exception handler
5340 \c         ret
5341 \c global  _main
5342 \c _main:
5343 \c         push    DWORD handler
5344 \c         push    DWORD [fs:0]
5345 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5346 \c         xor     eax,eax
5347 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5348 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5349 \c         add     esp,4
5350 \c         ret
5351 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5352 \c caption:db      'SEGV',0
5354 \c section .drectve info
5355 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5357 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5358 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5359 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5360 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5361 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5362 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5363 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5364 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5365 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5366 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5367 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5368 no notification is provided and user is left with no clue on what
5369 caused application failure.
5371 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5372 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5373 data for "safe exception handler table" causes no backward
5374 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5375 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5378 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5380 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5381 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5382 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5383 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5384 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5386 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5388 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5389 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5390 references. Consider a switch dispatch table:
5392 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5393 \c         ...
5394 \c dsptch: dq      case0
5395 \c         dq      case1
5396 \c         ...
5398 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5399 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5401 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5403 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5405 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5406 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5408 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5409 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5410 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5411 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5412 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5413 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5414 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5415 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5416 But no worry, it's trivial to fix:
5418 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5419 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5420 \c         jmp     rbx
5421 \c         ...
5422 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5423 \c         dq      case1-dsptch
5424 \c         ...
5426 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5427 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5428 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5429 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5430 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5431 these image-relative references:
5433 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5434 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5435 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5436 \c         add     rbx,rax
5437 \c         jmp     rbx
5438 \c         ...
5439 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5440 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5442 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5443 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5444 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5445 become apparent in next paragraph.
5447 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5448 operand only:
5450 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5451 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5452 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5453 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5455 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5457 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5458 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5459 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5460 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5461 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5462 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5463 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5464 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5465 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5466 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5467 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5468 top of the stack.
5470 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5471 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5472 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5473 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5474 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5475 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5476 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5477 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5478 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5479 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5480 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5481 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5482 copying caller's return address to the top of stack and this would
5483 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5484 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5485 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5486 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5487 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5488 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5489 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5490 no, no trace of failure is left.
5492 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5493 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5494 is checked for presence of reference to custom language-specific
5495 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5496 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5497 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5498 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5499 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5500 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5501 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5502 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5503 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5504 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5505 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5506 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5507 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5508 terminating the application.
5510 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5511 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5512 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5513 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5514 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5515 leaf function:
5517 \c default rel
5518 \c section .text
5519 \c extern  MessageBoxA
5520 \c handler:
5521 \c         sub     rsp,40
5522 \c         mov     rcx,0
5523 \c         lea     rdx,[text]
5524 \c         lea     r8,[caption]
5525 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5526 \c         call    MessageBoxA
5527 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5528 \c                         ; for exception handler
5529 \c         add     rsp,40
5530 \c         ret
5531 \c global  main
5532 \c main:
5533 \c         xor     rax,rax
5534 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5535 \c         ret
5536 \c main_end:
5537 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5538 \c caption:db      'SEGV',0
5540 \c section .pdata  rdata align=4
5541 \c         dd      main wrt ..imagebase
5542 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5543 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5544 \c section .xdata  rdata align=8
5545 \c xmain:  db      9,0,0,0
5546 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5547 \c section .drectve info
5548 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5550 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5551 start and end addresses of function" along with reference to associated
5552 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5553 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5554 designated exception handler. References are \e{required} to be
5555 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5556 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5557 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5558 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5559 references, not only above listed required ones, placed into these two
5560 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5561 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5562 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5563 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5565 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5566 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5567 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5568 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5569 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5570 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5571 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5572 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5573 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5574 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5575 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5576 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5577 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5578 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5579 unwinding procedure. Consider following example:
5581 \c function:
5582 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5583 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5584 \c         push    rbx
5585 \c         push    rbp
5586 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5587 \c         sub     r11,rcx
5588 \c         and     r11,-64
5589 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5590 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5591 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5592 \c magic_point:
5593 \c         ...
5594 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5595 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5596 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5597 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5598 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5599 \c         ret
5601 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5602 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5603 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5604 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5605 custom language-specific exception handler would look like this:
5607 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5608 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5609 \c {   ULONG64 *rsp;
5610 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5611 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5612 \c     else
5613 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5614 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5615 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5616 \c         context->R15 = rsp[-1];
5617 \c     }
5618 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5620 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5621 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5622 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5623 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5624 \c     return ExceptionContinueSearch;
5625 \c }
5627 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5628 structure does not have to contain any information about stack frame
5629 and its layout.
5631 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5633 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5634 linking with the \i{DJGPP} linker.
5636 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5638 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5639 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5640 the \c{info} section type are not supported.
5642 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5644 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces \c{Mach-O}
5645 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5646 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5648 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5650 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5651 Format} Object Files
5653 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
5654 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
5655 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
5656 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf} provides a default output
5657 file-name extension of \c{.o}.  \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5659 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
5660 ABI with the CPU in 64-bit mode.
5662 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5664 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5665 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5666  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5667  most systems which support ELF.
5669 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5670 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5672 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5673 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5674 and properties of sections you declare. Section types and properties
5675 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5676 names}, but may still be
5677 overridden by these qualifiers.
5679 The available qualifiers are:
5681 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5682 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5683 which is not, such as an informational or comment section.
5685 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5686 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5687 which should not.
5689 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5690 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5691 not.
5693 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5694 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5695 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5696 contents given, such as a BSS section.
5698 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5699 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5700 requirements of the section.
5702 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5703 thread local variables.
5705 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5706 qualifiers are:
5708 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5709 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5711 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5712 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5713 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5714 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5715 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5716 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5717 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5718 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5719 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5720 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5721 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5723 (Any section name other than those in the above table
5724  is treated by default like \c{other} in the above table.
5725  Please note that section names are case sensitive.)
5728 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5729 Symbols and \i\c{WRT}
5731 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5732 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5733 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5734 be able to generate a variety of ELF specific relocation types in ELF
5735 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5737 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5738 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5739 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5740 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5741 types.
5743 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5744 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5745 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5746 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5748 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5749 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5750 beginning of the current section to the global offset table.
5751 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5752 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5753 result to get the real address of the GOT.
5755 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5756 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5757 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5758 would give the real address of the location you wanted.
5760 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5761 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5762 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5763 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5764 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5765 address of the symbol.
5767 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5768 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5769 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5770 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5771 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5772 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5773 entries absolutely.
5775 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5776 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5777 relative to the start of the section and then adding on the offset
5778 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5779 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5780 peculiarity of the dynamic linker.
5782 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5783 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5785 \S{elftls} \i{Thread Local Storage}\I{TLS}: \c{elf} Special
5786 Symbols and \i\c{WRT}
5788 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5789 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5790 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5791 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5792 of the symbol with code such as:
5794 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5795 \c        mov  [gs:eax],ebx
5798 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
5799 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5800 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5801 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5802 of the symbol with code such as:
5804 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5805 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5808 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5809 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5811 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5812 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5813 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5814 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5815 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5816 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5817 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5818 to specify these features.
5820 You can specify whether a global variable is a function or a data
5821 object by suffixing the name with a colon and the word
5822 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5823 \c{data}.) For example:
5825 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5827 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5828 \c{hashtable} as a data object.
5830 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5831 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5832 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5833 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5835 \c global   hashlookup:function hidden
5837 You can also specify the size of the data associated with the
5838 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5839 forward references) after the type specifier. Like this:
5841 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5843 \c hashtable:
5844 \c         db this,that,theother  ; some data here
5845 \c .end:
5847 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5848 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5850 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5851 writing shared library code. For more information, see
5852 \k{picglobal}.
5855 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5856 \I{COMMON, elf extensions to}
5858 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5859 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5860 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5861 power of two) after the name and size of the common variable,
5862 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5863 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5865 \c common  dwordarray 128:4
5867 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5868 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5871 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5872 \I{ELF, 16-bit code and}
5874 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5875 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5876 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5877 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5878 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5879 these relocations is generated.
5881 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5882 \I{ELF, Debug formats and}
5884 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5885 Line number information is generated for all executable sections, but please
5886 note that only the ".text" section is executable by default.
5888 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5890 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5891 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5892 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5893 the magic number in the first four bytes of the file is
5894 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5895 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5896 implementation does not.
5898 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5900 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5901 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5902 extensions to any standard directives. It supports only the three
5903 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5906 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5907 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5909 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5910 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5911 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5912 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5913 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5914 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5915 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5917 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5919 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5920 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5921 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5922 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5923 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5925 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5926 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5927 this.
5930 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5932 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5933 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5934 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5935 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5936 itself \c{a.out}.
5938 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5939 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5941 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5942 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
5943 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
5944 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
5945 only special symbol supported is \c{..start}.
5948 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5949 Format}
5951 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5952 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5953 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5954 format the internal structure of the assembler.
5956 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5957 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5958 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5959 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5961 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5962 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5963 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5964 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5965 execute an RDF executable under Linux.
5967 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5968 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5971 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5973 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5974 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5975 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5976 which is the name of the module:
5978 \c     library  mylib.rdl
5981 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5983 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5984 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5985 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5986 of current module:
5988 \c     module  mymodname
5990 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5991 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5992 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5994 \c     module  $kernel.core
5997 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5998 rdf extensions to}
6000 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6001 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6002 telling the linker do not strip it from target executable or library
6003 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6004 is a procedure (function) or data object.
6006 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6007 symbol exported:
6009 \c     global  sys_open:export
6011 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6012 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6014 \c     global  sys_open:export proc
6016 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6017 or \i\c{object} to the directive:
6019 \c     global  kernel_ticks:export data
6022 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6023 rdf extensions to}
6025 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6026 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6027 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6028 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6029 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6030 (function) or data object. For example:
6032 \c     library $libc
6033 \c     extern  _open:import
6034 \c     extern  _printf:import proc
6035 \c     extern  _errno:import data
6037 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6038 a hint as to where to find requested symbols.
6041 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6043 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
6044 configuration. If you are building your own NASM executable from the
6045 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{output/outform.h} or on the
6046 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
6048 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6049 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6050 transactions between the main body of NASM and the output-format
6051 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6052 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6053 of the various requests the main program makes of the output driver,
6054 and in what order they happen.
6056 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6058 \c nasm -f dbg filename.asm
6060 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6061 However, this will not work well on files which were designed for a
6062 different object format, because each object format defines its own
6063 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6064 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6065 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6066 native object format selected:
6068 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6069 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6071 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6072 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6073 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6074 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6075 the final diagnostic output.
6077 This workaround will still typically not work for programs intended
6078 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6079 directives have side effects of defining the segment and group names
6080 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6081 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6082 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6083 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6085 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6086 them all to its output file.
6089 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6091 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6092 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6093 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6094 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6095 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6098 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6100 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6101 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6102 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6103 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6104 support the \c{.COM} format.
6106 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6107 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
6108 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6109 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6110 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6111 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6112 Yann Guidon for contributing the code for this.
6114 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6115 future releases.
6118 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6120 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6121 by linking \c{.OBJ} files together.
6123 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6124 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6125 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6126 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6127 An LZH archiver can be found at
6128 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6129 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6130 sources) called \i{FREELINK}, available from
6131 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6132 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6133 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6134 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6135 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6137 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6138 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6139 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6140 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6141 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6142 field in the output file header; if more than one defines a start
6143 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6145 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6146 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6147 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6148 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6149 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6150 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6152 \c segment code
6154 \c ..start:
6155 \c         mov     ax,data
6156 \c         mov     ds,ax
6157 \c         mov     ax,stack
6158 \c         mov     ss,ax
6159 \c         mov     sp,stacktop
6161 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6162 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6163 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6164 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6165 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6166 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6167 execute on.
6169 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6170 beginning of this code, which means that will be the entry point
6171 into the resulting executable file.
6173 \c         mov     dx,hello
6174 \c         mov     ah,9
6175 \c         int     0x21
6177 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6178 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6179 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6180 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6182 \c         mov     ax,0x4c00
6183 \c         int     0x21
6185 This terminates the program using another DOS system call.
6187 \c segment data
6189 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6191 The data segment contains the string we want to display.
6193 \c segment stack stack
6194 \c         resb 64
6195 \c stacktop:
6197 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6198 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6199 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6200 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6201 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6202 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6203 type \c{STACK}.
6205 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6206 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6207 world' and then exit.
6210 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6212 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6213 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6214 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6215 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6216 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6217 \c{.EXE} files.
6219 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6220 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6221 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6223 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6224 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6225 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6226 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6227 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6228 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6229 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6230 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6231 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6233 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6234 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6235 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6236 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6237 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6238 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6239 explicitly issue one of your own.
6241 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6242 since this would require a relocation in the header, and things
6243 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6244 base by copying it out of \c{CS} instead.
6246 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6247 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6248 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6249 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6250 \c{EXE_stack 64}.
6252 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6253 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6254 \c{binexe.asm}.
6257 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6259 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6260 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6261 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6262 output format.
6265 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6267 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6268 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6269 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6270 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6271 like
6273 \c         org 100h
6275 \c section .text
6277 \c start:
6278 \c         ; put your code here
6280 \c section .data
6282 \c         ; put data items here
6284 \c section .bss
6286 \c         ; put uninitialized data here
6288 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6289 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6290 you want to and the code will still end up at the front of the file
6291 where it belongs.
6293 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6294 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6295 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6296 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6297 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6298 run.
6300 To assemble the above program, you should use a command line like
6302 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6304 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6305 explicit output file name were specified, so you have to override it
6306 and give the desired file name.
6309 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6311 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6312 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6313 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6314 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6315 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6316 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6317 file.
6319 If you do this, you need to take care of several things:
6321 \b The first object file containing code should start its code
6322 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6323 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6324 segment, so that the linker or converter program does not have to
6325 adjust address references within the file when generating the
6326 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6327 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6328 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6329 in MASM-compatible assemblers.
6331 \b You don't need to define a stack segment.
6333 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6334 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6335 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6336 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6339 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6341 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6342 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6343 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6344 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6345 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6346 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6347 your code segment.
6349 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6350 the various routines inside the driver which do the work. This
6351 structure should be defined at the start of the code segment, even
6352 though it is not actually code.
6354 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6355 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6356 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6357 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6360 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6362 This section covers the basics of writing assembly routines that
6363 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6364 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6365 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6368 \S{16cunder} External Symbol Names
6370 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6371 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6372 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6373 appears in the C program. So, for example, the function a C
6374 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6375 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6376 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6377 not have to worry about name clashes with C symbols.
6379 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6380 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6382 \c %macro  cglobal 1
6384 \c   global  _%1
6385 \c   %define %1 _%1
6387 \c %endmacro
6389 \c %macro  cextern 1
6391 \c   extern  _%1
6392 \c   %define %1 _%1
6394 \c %endmacro
6396 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6397 \c{%rep} construct could solve this.)
6399 If you then declare an external like this:
6401 \c cextern printf
6403 then the macro will expand it as
6405 \c extern  _printf
6406 \c %define printf _printf
6408 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6409 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6411 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6412 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6413 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6415 Also see \k{opt-pfix}.
6417 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6419 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6420 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6421 writing for. This means you have to keep track of the following
6422 things:
6424 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6425 functions are near. This means that function pointers, when stored
6426 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6427 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6428 never changes its value, and always gives the segment part of the
6429 full function address), and that functions are called using ordinary
6430 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6431 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6432 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6433 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6435 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6436 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6437 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6438 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6439 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6440 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6441 \c{CALL FAR} to call external routines.
6443 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6444 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6445 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6446 segment part of the full data item address).
6448 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6449 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6450 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6451 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6452 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6453 pointers you are passed.
6455 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6456 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6457 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6458 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6459 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6461 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6462 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6463 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6464 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6465 and global data items can both be accessed easily without changing
6466 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6467 segments. However, some memory models (though not the standard
6468 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6469 same value to be removed. Be careful about functions' local
6470 variables in this latter case.
6472 In models with a single code segment, the segment is called
6473 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6474 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6475 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6476 called \i\c{_DATA}.
6479 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6481 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6482 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6483 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6484 doing the calling and the function which gets called.
6486 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6487 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6488 argument specified to the function is pushed last).
6490 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6491 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6492 memory model.
6494 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6495 actually necessary, in functions which do not need to access their
6496 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6497 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6498 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6499 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6500 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6501 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6503 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6504 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6505 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6506 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6507 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6508 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6509 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6510 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6511 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6512 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6513 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6514 parameters in reverse order means that the function knows where to
6515 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6516 remaining ones.
6518 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6519 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6520 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6522 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6523 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6524 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6525 compiler) returned in \c{ST0}.
6527 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6528 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6529 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6530 memory model.
6532 \b When the caller regains control from the callee, the function
6533 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6534 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6535 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6536 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6537 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6538 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6539 removing.
6541 It is instructive to compare this calling convention with that for
6542 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6543 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6544 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6545 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6546 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6547 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6548 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6549 which means that a compiler can give better guarantees about
6550 sequence points without performance suffering.
6552 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6553 The following example is for small model:
6555 \c global  _myfunc
6557 \c _myfunc:
6558 \c         push    bp
6559 \c         mov     bp,sp
6560 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6561 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6563 \c         ; some more code
6565 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6566 \c         pop     bp
6567 \c         ret
6569 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6570 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6571 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6572 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6573 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6574 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6576 At the other end of the process, to call a C function from your
6577 assembly code, you would do something like this:
6579 \c extern  _printf
6581 \c       ; and then, further down...
6583 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6584 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6585 \c       call    _printf
6586 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6588 \c       ; then those data items...
6590 \c segment _DATA
6592 \c myint         dw    1234
6593 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6595 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6596 code
6598 \c     int myint = 1234;
6599 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6601 In large model, the function-call code might look more like this. In
6602 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6603 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6604 it first.
6606 \c       push    word [myint]
6607 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6608 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6609 \c       call    far _printf
6610 \c       add    sp,byte 6
6612 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6613 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6614 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6615 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6616 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6617 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6618 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6619 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6620 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6621 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6622 word of parameters.
6625 \S{16cdata} Accessing Data Items
6627 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6628 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6629 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6630 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6631 accessed from assembler as
6633 \c extern _i
6635 \c         mov ax,[_i]
6637 And to declare your own integer variable which C programs can access
6638 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6639 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6641 \c global  _j
6643 \c _j      dw      0
6645 To access a C array, you need to know the size of the components of
6646 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6647 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6648 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6649 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6650 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6651 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6652 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6654 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6655 the base of the structure to the field you are interested in. You
6656 can either do this by converting the C structure definition into a
6657 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6658 one offset and using just that.
6660 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6661 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6662 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6663 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6664 Typically, you might find that a structure like
6666 \c struct {
6667 \c     char c;
6668 \c     int i;
6669 \c } foo;
6671 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6672 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6673 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6674 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6675 out how your own compiler does it.
6678 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6680 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6681 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6682 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6683 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6684 the work involved in keeping track of the calling convention.
6686 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6687 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6689 An example of an assembly function using the macro set is given
6690 here:
6692 \c proc    _nearproc
6694 \c %$i     arg
6695 \c %$j     arg
6696 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6697 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6698 \c         add     ax,[bx]
6700 \c endproc
6702 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6703 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6704 integer. It returns \c{i + *j}.
6706 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6707 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6708 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6709 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6710 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6711 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6712 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6714 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6715 compact-model code) by default. You can have it generate far
6716 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6717 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6718 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6719 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6720 dependency on whether data pointers are far or not.
6722 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6723 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6724 many function parameters will be of type \c{int}.
6726 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6728 \c %define FARCODE
6730 \c proc    _farproc
6732 \c %$i     arg
6733 \c %$j     arg     4
6734 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6735 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6736 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6737 \c         add     ax,[bx]
6739 \c endproc
6741 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6742 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6743 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6746 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6748 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6749 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6751 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6752 not required for Pascal.
6754 \b The memory model is always large: functions are far, data
6755 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6756 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6757 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6758 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6759 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6760 data declared in a Pascal program goes into the default data
6761 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6762 when control is passed to your assembly code. The only things that
6763 do not live in the default data segment are local variables (they
6764 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6765 data \e{pointers}, however, are far.
6767 \b The function calling convention is different - described below.
6769 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6771 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6772 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6773 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6776 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6778 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6779 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6780 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6781 used to denote the function doing the calling and the function which
6782 gets called.
6784 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6785 after another, in normal order (left to right, so that the first
6786 argument specified to the function is pushed first).
6788 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6789 control to the callee.
6791 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6792 actually necessary, in functions which do not need to access their
6793 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6794 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6795 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6796 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6797 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6798 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6800 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6801 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6802 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6803 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6804 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6805 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6806 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6808 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6809 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6810 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6812 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6813 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6814 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6815 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6816 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6817 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6818 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6819 places the returned string value at that location. The pointer is
6820 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6821 \c{RETF} instruction.
6823 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6824 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6825 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6826 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6827 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6828 to be removed from the stack as a side effect of the return
6829 instruction.
6831 \b When the caller regains control from the callee, the function
6832 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6833 do nothing further.
6835 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6836 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6838 \c global  myfunc
6840 \c myfunc: push    bp
6841 \c         mov     bp,sp
6842 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6843 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6844 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6846 \c         ; some more code
6848 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6849 \c         pop     bp
6850 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6852 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6853 assembly code, you would do something like this:
6855 \c extern  SomeFunc
6857 \c        ; and then, further down...
6859 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6860 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6861 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6862 \c        call   far SomeFunc
6864 This is equivalent to the Pascal code
6866 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6867 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6870 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6871 Name Restrictions
6873 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6874 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6875 reading and understanding the various information contained in a
6876 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6877 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6878 restrictions:
6880 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6881 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6883 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6884 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6886 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6887 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6889 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6890 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6893 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6895 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6896 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6897 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6898 definition ensures that functions are far (it implies
6899 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6900 generated with an operand.
6902 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6903 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6904 reverse order. For example:
6906 \c %define PASCAL
6908 \c proc    _pascalproc
6910 \c %$j     arg 4
6911 \c %$i     arg
6912 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6913 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6914 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6915 \c         add     ax,[bx]
6917 \c endproc
6919 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6920 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6921 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6922 and the contents of the pointer. The only difference between this
6923 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6924 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6925 reverse order.
6928 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6930 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6931 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6932 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6933 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6934 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6935 shared libraries.
6937 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6938 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6939 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6940 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6941 address space no matter what segment you work relative to, and that
6942 you should ignore all segment registers completely. When writing
6943 flat-model application code, you never need to use a segment
6944 override or modify any segment register, and the code-section
6945 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6946 space as the data-section addresses you access your variables by and
6947 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6948 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6949 offset part.
6952 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6954 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6955 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6956 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6959 \S{32cunder} External Symbol Names
6961 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6962 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6963 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6964 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6965 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6966 underscore on their assembly-language names.
6968 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6969 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6970 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6971 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6972 though, the leading underscore should not be used.
6974 See also \k{opt-pfix}.
6976 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6978 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6979 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6980 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6981 the function doing the calling and the function which gets called.
6983 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6984 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6985 argument specified to the function is pushed last).
6987 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6988 control to the callee.
6990 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6991 actually necessary, in functions which do not need to access their
6992 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6993 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6994 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6995 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6996 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6997 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6999 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7000 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7001 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7002 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7003 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7004 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7005 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7006 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7007 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7008 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7009 and type of the remaining ones.
7011 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7012 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7013 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7015 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7016 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7017 of the value. Floating-point results are typically returned in
7018 \c{ST0}.
7020 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7021 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7022 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7024 \b When the caller regains control from the callee, the function
7025 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7026 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7027 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7028 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7029 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7030 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7031 removing.
7033 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7034 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7035 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7036 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7037 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7038 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7039 still pushed in right-to-left order.
7041 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7043 \c global  _myfunc
7045 \c _myfunc:
7046 \c         push    ebp
7047 \c         mov     ebp,esp
7048 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7049 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7051 \c         ; some more code
7053 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7054 \c         ret
7056 At the other end of the process, to call a C function from your
7057 assembly code, you would do something like this:
7059 \c extern  _printf
7061 \c         ; and then, further down...
7063 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7064 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7065 \c         call    _printf
7066 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7068 \c         ; then those data items...
7070 \c segment _DATA
7072 \c myint       dd   1234
7073 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7075 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7077 \c     int myint = 1234;
7078 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7081 \S{32cdata} Accessing Data Items
7083 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7084 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7085 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7086 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7087 accessed from assembler as
7089 \c           extern _i
7090 \c           mov eax,[_i]
7092 And to declare your own integer variable which C programs can access
7093 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7094 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7096 \c           global _j
7097 \c _j        dd 0
7099 To access a C array, you need to know the size of the components of
7100 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7101 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7102 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7103 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7104 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7105 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7106 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7107 are also 4 bytes long.
7109 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7110 the base of the structure to the field you are interested in. You
7111 can either do this by converting the C structure definition into a
7112 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7113 one offset and using just that.
7115 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7116 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7117 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7118 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7119 Typically, you might find that a structure like
7121 \c struct {
7122 \c     char c;
7123 \c     int i;
7124 \c } foo;
7126 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7127 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7128 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7129 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7130 out how your own compiler does it.
7133 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7135 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7136 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7137 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7138 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7139 the work involved in keeping track of the calling convention.
7141 An example of an assembly function using the macro set is given
7142 here:
7144 \c proc    _proc32
7146 \c %$i     arg
7147 \c %$j     arg
7148 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7149 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7150 \c         add     eax,[ebx]
7152 \c endproc
7154 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7155 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7156 integer. It returns \c{i + *j}.
7158 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7159 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7160 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7161 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7162 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7163 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7164 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7166 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7167 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7168 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7171 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7172 Libraries}
7174 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7175 because it contains support for \i{position-independent code}
7176 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7177 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7178 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7180 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7181 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7182 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7183 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7185 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7186 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7187 of the running process. The contents of the library's code section
7188 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7190 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7191 this:
7193 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7195 Instead, the linker provides an area of memory called the
7196 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7197 constant distance from your library's code, so if you can find out
7198 where your library is loaded (which is typically done using a
7199 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7200 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7201 linker-generated entries in the GOT.
7203 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7204 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7205 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7206 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7207 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7208 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7211 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7213 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7214 external symbol:
7216 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7217 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7219 At the beginning of any function in your shared library which plans
7220 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7221 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7222 in this form:
7224 \c func:   push    ebp
7225 \c         mov     ebp,esp
7226 \c         push    ebx
7227 \c         call    .get_GOT
7228 \c .get_GOT:
7229 \c         pop     ebx
7230 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7232 \c         ; the function body comes here
7234 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7235 \c         mov     esp,ebp
7236 \c         pop     ebp
7237 \c         ret
7239 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7240 second leading underscore.)
7242 The first two lines of this function are simply the standard C
7243 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7244 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7245 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7246 libraries use this register to store the address of the GOT.
7248 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7249 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7250 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7251 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7252 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7253 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7254 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7255 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7256 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7257 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7258 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7259 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7260 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7261 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7262 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7263 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7265 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7266 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7267 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7269 \c %macro  get_GOT 0
7271 \c         call    %%getgot
7272 \c   %%getgot:
7273 \c         pop     ebx
7274 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7276 \c %endmacro
7278 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7280 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7281 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7282 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7283 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7284 way this works is like this:
7286 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7288 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7289 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7290 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7291 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7293 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7294 them, they are shared between code modules in the library, but do
7295 not get exported from the library to the program that loaded it.
7296 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7297 can access them in the same way as local variables, using the above
7298 \c{..gotoff} mechanism.
7300 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7301 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7302 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7305 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7307 If your library needs to get at an external variable (external to
7308 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7309 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7310 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7311 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7312 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7313 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7314 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7315 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7316 you would code
7318 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7320 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7321 linker, when it builds the shared library, collects together every
7322 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7323 has every necessary entry present.
7325 Common variables must also be accessed in this way.
7328 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7330 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7331 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7332 you have to give the size of the data item. This is because the
7333 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7334 entries for any exported functions, and also moves exported data
7335 items away from the library's data section in which they were
7336 declared.
7338 So to export a function to users of the library, you must use
7340 \c global  func:function           ; declare it as a function
7342 \c func:   push    ebp
7344 \c         ; etc.
7346 And to export a data item such as an array, you would have to code
7348 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7350 \c array:  resd    128
7351 \c .end:
7353 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7354 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7355 end up living in the data section of the main program, rather than
7356 in your library's data section, where you declared it. So you will
7357 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7358 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7359 effectively, it has become).
7361 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7362 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7363 sort of code:
7365 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7367 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7368 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7369 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7370 pointing at your data section instead of at the exported global
7371 which resides elsewhere.
7373 Instead of the above code, then, you must write
7375 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7377 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7378 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7379 at that address, rather than just relocating by section base.
7381 Either method will work for functions: referring to one of your
7382 functions by means of
7384 \c funcptr:        dd      my_function
7386 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7388 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
7390 will give the address of the procedure linkage table for the
7391 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7392 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7395 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7397 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7398 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7399 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7400 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7401 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7402 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7403 in the main program can be transparently passed off to their real
7404 destinations.
7406 To call an external routine, you must use another special PIC
7407 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7408 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7409 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7410 ..plt}.
7413 \S{link} Generating the Library File
7415 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7416 you then generate your shared library with a command such as
7418 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7419 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7421 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7422 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7423 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7424 library file name, with a version number, into the library:
7426 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7428 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7429 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7432 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7434 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7435 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7436 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7437 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7438 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7439 one, or jumps between different-size segments.
7442 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7444 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7445 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7446 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7447 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7448 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7449 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7450 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7451 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7453 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7454 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7455 segment, so just coding, for example,
7457 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7459 will not work, since the offset part of the address will be
7460 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7461 one.
7463 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7464 generate the required instruction by coding it manually, using
7465 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7466 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7468 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7470 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7471 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7472 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7473 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7474 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7475 segment to a 32-bit one.
7477 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7478 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7480 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7482 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7483 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7484 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7487 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7488 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7490 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7491 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7492 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7493 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7494 32-bit segment, or vice versa.
7496 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7497 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7498 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7499 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7501 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7502 the address, since any effective address containing a 32-bit
7503 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7505 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7506 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7508 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7509 instruction and a register) if you already know the precise offset
7510 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7511 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7512 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7514 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7515 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7517 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7519 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7520 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7521 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7523 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7525 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7526 which controls the size of the data stored at the address, with the
7527 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7528 address itself. The two can quite easily be different:
7530 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7532 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7533 offset.
7535 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7536 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7538 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7540 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7541 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7542 offset), and calls that address.
7545 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7547 The other way you might want to access data might be using the
7548 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7549 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7550 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7551 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7553 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7554 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7555 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7556 desired address into \c{ESI} and then code
7558 \c         a32     lodsb
7560 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7561 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7562 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7563 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7565 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7566 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7567 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7568 instructions with implicit addressing:
7569 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7570 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7571 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7572 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7573 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7574 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7575 Also, the
7576 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7577 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7578 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7579 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7580 size from the code segment.
7582 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7583 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7584 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7585 give the value of the segment register being manipulated. To force
7586 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7587 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7589 \c         o16 push    ss
7590 \c         o16 push    ds
7592 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7593 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7594 one.
7596 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7597 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7600 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7602 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7603 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7604 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7605 write position-independent code for shared libraries.
7607 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7608 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7609 registers, which still add their bases.
7611 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7612 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7613 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7614 probably desirable to make that the default, using the directive
7615 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7617 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7618 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7619 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7620 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7621 Please see the ABI documentation for your platform.
7623 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7624 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7625 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7626 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7628 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7629 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7630 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7631 set to zero.
7633 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7635 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7636 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
7638 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7639 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7640 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7641 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7643 This is consistent with the AMD documentation and most other
7644 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7645 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7646 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7647 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7648 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7649 can be used for this purpose.
7651 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7653 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7654 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7655 immediates to 32 bits.
7657 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7659 \c      MOV reg64,imm64
7661 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7662 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7663 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7664 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7665 immediate as \c{DWORD}:
7667 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7668 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7669 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7670 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7672 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7674 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7675 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7676 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7677 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7678 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7679 displacement size as \c{QWORD}:
7681 \c      default abs
7683 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7684 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7685 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7687 \c      default rel
7689 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7690 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7691 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7692 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7694 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7695 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7697 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7699 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7701 \W{http://www.nasm.us/links/unix64abi}\c{http://www.nasm.us/links/unix64abi}
7703 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7704 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7706 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7707 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7708 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7709 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7710 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7712 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7714 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7715 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7716 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7717 stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7719 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7721 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7723 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7725 \c      void foo(long a, double b, int c)
7727 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7729 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7731 The Win64 ABI is described at:
7733 \W{http://www.nasm.us/links/win64abi}\c{http://www.nasm.us/links/win64abi}
7735 What follows is a simplified summary.
7737 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7738 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7739 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7740 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7741 use by the function without saving.
7743 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7745 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7746 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7747 return is \c{XMM0} only.
7749 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7751 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7753 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7755 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7757 \C{trouble} Troubleshooting
7759 This chapter describes some of the common problems that users have
7760 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7761 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7762 that isn't listed here.
7765 \H{problems} Common Problems
7767 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7769 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7770 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7771 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7772 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7773 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7774 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7775 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7776 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7777 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7780 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7782 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7783 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7784 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7785 longer.
7787 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7788 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7789 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7790 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7791 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7792 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7793 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7794 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7795 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7796 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7797 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7798 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7801 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7803 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7804 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7805 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7806 sector, people who are used to MASM tend to code
7808 \c         ORG 0
7810 \c         ; some boot sector code
7812 \c         ORG 510
7813 \c         DW 0xAA55
7815 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7816 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7817 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7819 \c         ORG 0
7821 \c         ; some boot sector code
7823 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7824 \c         DW 0xAA55
7826 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7827 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7828 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7829 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7830 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7831 find out what's wrong with it.
7834 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7836 The other common problem with the above code is people who write the
7837 \c{TIMES} line as
7839 \c         TIMES 510-$ DB 0
7841 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7842 the difference between them is also a pure number and can happily be
7843 fed to \c{TIMES}.
7845 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7846 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7847 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7848 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7849 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7850 information back to the expression evaluator. So from the
7851 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7852 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7853 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7854 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7856 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7857 line in the form
7859 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7861 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7862 and so their difference is a pure number. This will solve the
7863 problem and generate sensible code.
7866 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7868 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7869 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7870 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7871 \i\c{bugtracker} at
7872 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}
7873 (click on "Bug Tracker"), or if that fails then through one of the
7874 contacts in \k{contact}.
7876 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7877 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7878 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7879 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7880 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7881 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7882 there.
7884 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7885 information:
7887 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7888 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7890 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7891 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7892 you were using the standard distribution binaries out of the
7893 archive. If you were using a locally built executable, try to
7894 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7895 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7898 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7899 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7900 \c{NASMENV} environment variable if any.
7902 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7903 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7904 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7905 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7906 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7907 compiler, what version, and what command line or options you used.
7908 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7909 with the command-line version of the compiler.)
7911 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7912 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7913 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7914 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7915 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7916 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7917 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7918 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7919 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7920 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7921 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7922 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7923 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7925 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7926 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7927 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7928 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7929 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7930 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7931 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7932 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7933 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7934 should be 77 instead'.
7936 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7937 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7938 generates the same file, or whether the problem is related to
7939 portability issues between our development platforms and yours. We
7940 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7941 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7942 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7943 for us.
7945 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7946 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7947 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7948 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7949 differently from us.
7952 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7954                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7956 \H{ndisintro} Introduction
7959 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7960 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7961 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7962 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7963 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7965 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7966 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7967 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7968 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7969 disassembles.
7972 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7974 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7975 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7976 are on a Unix system.
7979 \H{ndisrun} Running NDISASM
7981 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7983 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7985 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7986 provided of course that you remember to specify which it is to work
7987 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7988 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7990 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7991 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7992 summary of command line options.
7995 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7997 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7998 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7999 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
8000 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
8001 this.
8003 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
8004 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
8005 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
8006 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
8007 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
8009 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
8011 \c        ndisasm -o100h filename.com
8013 will do the trick.
8016 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
8018 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
8019 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
8020 will faithfully plough through the data section, producing machine
8021 instructions wherever it can (although most of them will look
8022 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
8023 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
8024 Then it will reach the code section.
8026 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
8027 instruction from part of the data section, and its file position is
8028 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
8029 entirely possible that another spurious instruction will get
8030 generated, starting with the final byte of the data section, and
8031 then the correct first instruction in the code section will not be
8032 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
8033 ideal.
8035 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
8036 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
8037 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8038 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8039 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8040 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8041 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8042 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8043 the instructions in your code section.
8045 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8046 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8047 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8050 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8052 rather than
8054 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8056 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8057 to, just by repeating the \c{-s} option.
8060 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
8061 \I\c{auto-sync}
8063 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8064 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8065 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8066 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8067 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8068 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8069 needed.
8071 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8072 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8073 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8074 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8076 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8077 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8078 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8079 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8080 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8081 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8082 processed, there isn't much it can do about it...)
8084 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8085 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8086 the register contains) or involves a segment address (in which case
8087 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8088 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8090 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8091 points in all the right places, and save you from having to place
8092 any sync points manually. However, it should be stressed that
8093 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8094 you may still have to place some manually.
8096 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8097 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8098 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8099 options.
8101 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8102 fluke, something in your data section should disassemble to a
8103 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8104 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8105 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8106 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8107 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8108 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8109 suppress disassembly of the data area.
8112 \S{ndisother} Other Options
8114 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8115 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8116 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8117 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8119 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8120 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8121 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8122 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8123 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8124 anyway.
8127 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
8129 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
8130 possible, should be sent to
8131 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
8132 developer's site at
8133 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}
8134 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
8135 new features as well.
8137 \A{inslist} \i{Instruction List}
8139 \H{inslistintro} Introduction
8141 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8142 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8143 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8144  when appropriate, one or more usage flags.
8146 \& inslist.src
8148 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8150 \& changes.src