doc: index cleanups
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blobeb49d1a876aea47f1b4c0c3a6fdad697b5fd40d9
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2020 The NASM Authors - All Rights Reserved
4 \#   See the file AUTHORS included with the NASM distribution for
5 \#   the specific copyright holders.
6 \#
7 \#   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8 \#   modification, are permitted provided that the following
9 \#   conditions are met:
11 \#   * Redistributions of source code must retain the above copyright
12 \#     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13 \#   * Redistributions in binary form must reproduce the above
14 \#     copyright notice, this list of conditions and the following
15 \#     disclaimer in the documentation and/or other materials provided
16 \#     with the distribution.
18 \#     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
19 \#     CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
20 \#     INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
21 \#     MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22 \#     DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
23 \#     CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24 \#     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
25 \#     NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
26 \#     LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27 \#     HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
28 \#     CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
29 \#     OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
30 \#     EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32 \# --------------------------------------------------------------------------
34 \# Source code to NASM documentation
37 \M{category}{Programming}
38 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
39 \M{year}{1996-2017}
40 \M{author}{The NASM Development Team}
41 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
42 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "LICENSE" distributed in the NASM archive.}
43 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
44 \M{infoname}{NASM}
45 \M{infofile}{nasm}
46 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
47 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
48 \M{logoyadj}{-72}
50 \& version.src
52 \IR{-D} \c{-D} option
53 \IR{-E} \c{-E} option
54 \IR{-F} \c{-F} option
55 \IR{-I} \c{-I} option
56 \IR{-L} \c{-L} option
57 \IR{-M} \c{-M} option
58 \IR{-MD} \c{-MD} option
59 \IR{-MF} \c{-MF} option
60 \IR{-MG} \c{-MG} option
61 \IR{-MP} \c{-MP} option
62 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
63 \IR{-MT} \c{-MT} option
64 \IR{-MW} \c{-MW} option
65 \IR{-O} \c{-O} option
66 \IR{-P} \c{-P} option
67 \IR{-U} \c{-U} option
68 \IR{-X} \c{-X} option
69 \IR{-a} \c{-a} option
70 \IR{-d} \c{-d} option
71 \IR{-e} \c{-e} option
72 \IR{-f} \c{-f} option
73 \IR{-g} \c{-g} option
74 \IR{-i} \c{-i} option
75 \IR{-l} \c{-l} option
76 \IR{-o} \c{-o} option
77 \IR{-p} \c{-p} option
78 \IR{-s} \c{-s} option
79 \IR{-u} \c{-u} option
80 \IR{-v} \c{-v} option
81 \IR{-W} \c{-W} option
82 \IR{-Werror} \c{-Werror} option
83 \IR{-Wno-error} \c{-Wno-error} option
84 \IR{-w} \c{-w} option
85 \IR{-Z} \c{-Z} option
86 \IR{!=} \c{!=} operator
87 \IR{$, here} \c{$}, Here token
88 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
89 \IR{$$} \c{$$} token
90 \IR{%} \c{%} operator
91 \IR{%db} \c{%} prefix to \c{DB} lists
92 \IR{%%} \c{%%} operator
93 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
94 \IA{%-1}{%+1}
95 \IR{%0} \c{%0} parameter count
96 \IR{&} \c{&} operator
97 \IR{&&} \c{&&} operator
98 \IR{*} \c{*} operator
99 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
100 \IR{/} \c{/} operator
101 \IR{//} \c{//} operator
102 \IR{<} \c{<} operator
103 \IR{<<} \c{<<} operator
104 \IR{<<<} \c{<<<} operator
105 \IR{<=>} \c{<=>} operator
106 \IR{<=} \c{<=} operator
107 \IR{<>} \c{<>} operator
108 \IR{<=>} \c{<=>} operator
109 \IR{=} \c{=} operator
110 \IR{==} \c{==} operator
111 \IR{>} \c{>} operator
112 \IR{>=} \c{>=} operator
113 \IR{>>} \c{>>} operator
114 \IR{>>>} \c{>>>} operator
115 \IR{?db} \c{?}, data syntax
116 \IR{?op} \c{?}, operator
117 \IR{^} \c{^} operator
118 \IR{^^} \c{^^} operator
119 \IR{|} \c{|} operator
120 \IR{||} \c{||} operator
121 \IR{~} \c{~} operator
122 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
123 \IA{%$$}{%$}
124 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
125 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
126 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
127 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
128 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
129 \IR{! opunary} \c{!} operator
130 \IA{A16}{a16}
131 \IA{A32}{a32}
132 \IA{A64}{a64}
133 \IA{O16}{o16}
134 \IA{O32}{o32}
135 \IA{O64}{o64}
136 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
137 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in ELF sections
138 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
139 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of ELF common
140 variables
141 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
142 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
143 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
144 \IR{bin} \c{bin} output format
145 \IR{bitwise and} bitwise AND
146 \IR{bitwise or} bitwise OR
147 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
148 \IR{block ifs} block IFs
149 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
150 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
151 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
152 \IR{bsd} BSD
153 \IR{c calling convention} C calling convention
154 \IR{c symbol names} C symbol names
155 \IA{critical expressions}{critical expression}
156 \IA{command line}{command-line}
157 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
158 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
159 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
160 \IA{character constants}{character constant}
161 \IR{codeview debugging format} CodeView debugging format
162 \IR{common object file format} Common Object File Format
163 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment in ELF
164 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, ELF extensions to
165 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
166 \IR{declaring structure} declaring structures
167 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
168 \IR{devpac} DevPac
169 \IR{djgpp} DJGPP
170 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
171 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
172 \IR{dos} DOS
173 \IA{effective address}{effective addresses}
174 \IA{effective-address}{effective addresses}
175 \IR{elf} ELF
176 \IR{elf, 16-bit code} ELF, 16-bit code
177 \IR{elf, debug formats} ELF, debug formats
178 \IR{elf shared library} ELF, shared libraries
179 \IR{elf32} \c{elf32}
180 \IR{elf64} \c{elf64}
181 \IR{elfx32} \c{elfx32}
182 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
183 \IR{extern, elf extensions to} \c{EXTERN}, \c{elf} extensions to
184 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
185 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
186 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
187 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
188 \IR{freebsd} FreeBSD
189 \IR{freelink} FreeLink
190 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
191 \IR{functions, pascal calling convention} functions, \c{PASCAL} calling convention
192 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
193 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, ELF extensions to
194 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
195 \IR{got} GOT
196 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
197 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
198 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
199 \IR{intel number formats} Intel number formats
200 \IR{linux, elf} Linux, ELF
201 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
202 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
203 \IR{mach object file format} Mach, object file format
204 \IA{mach-o}{macho}
205 \IR{mach-o} Mach-O, object file format
206 \IR{macho32} \c{macho32}
207 \IR{macho64} \c{macho64}
208 \IR{macos x} MacOS X
209 \IR{masm} MASM
210 \IR{masmdb} MASM, \c{DB} syntax
211 \IA{memory reference}{memory references}
212 \IR{minix} Minix
213 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
214 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
215 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
216 \IR{ms-dos} MS-DOS
217 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
218 \IR{multipush} \c{multipush} macro
219 \IR{nan} NaN
220 \IR{nasm version} NASM version
221 \IR{nasm version history} NASM version, history
222 \IR{nasm version macros} NASM version, macros
223 \IR{nasm version id} NASM version, ID macro
224 \IR{nasm version string} NASM version, string macro
225 \IR{arithmetic negation} negation, arithmetic
226 \IR{bitwise negation} negation, bitwise
227 \IR{boolean negation} negation, boolean
228 \IR{boolean and} boolean, AND
229 \IR{boolean or} boolean, OR
230 \IR{boolean xor} boolean, XOR
231 \IR{netbsd} NetBSD
232 \IR{nsis} NSIS
233 \IR{nullsoft scriptable installer} Nullsoft Scriptable Installer
234 \IA{.OBJ}{.obj}
235 \IR{omf} OMF
236 \IR{openbsd} OpenBSD
237 \IR{operating system} operating system
238 \IR{os/2} OS/2
239 \IR{pascal calling convention} Pascal calling convention
240 \IR{pic} PIC
241 \IR{pharlap} PharLap
242 \IR{plt} PLT
243 \IR{plt} \c{PLT} relocations
244 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
245 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
246 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
247 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
248 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
249 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
250 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
251 Object File Format
252 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
253 \IA{repeating}{repeating code}
254 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in ELF
255 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
256 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
257 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
258 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, ELF extensions to
259 \IR{section, macho extensions to} \c{SECTION}, \c{macho} extensions to
260 \IR{section, windows extensions to} \c{SECTION}, Windows extensions to
261 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
262 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
263 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{obj} extensions to
264 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
265 \IR{shift command} \c{shift} command
266 \IA{string constant}{string constants}
267 \IR{string constants} string, constants
268 \IR{string length} string, length
269 \IR{string manipulation in macros} string, manipulation in macros
270 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
271 \IA{sectalign}{sectalign}
272 \IR{solaris x86} Solaris x86
273 \IA{standard section names}{standardized section names}
274 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
275 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
276 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
277 \IR{thread local storage in elf} thread local storage, in ELF
278 \IR{thread local storage in mach-o} thread local storage, in \c{macho}
279 \IR{tlink} \c{TLINK}
280 \IR{unconditionally importing symbols} importing symbols, unconditionally
281 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
282 \IA{uninitialized storage}{storage, uninitialized}
283 \IR{unicode} Unicode
284 \IR{unix} Unix
285 \IR{utf-8} UTF-8
286 \IR{utf-16} UTF-16
287 \IR{utf-32} UTF-32
288 \IA{sco unix}{unix, sco}
289 \IR{unix, sco} Unix, SCO
290 \IA{unix system v}{unix, system v}
291 \IR{unix, system v} Unix, System V
292 \IR{unixware} UnixWare
293 \IR{val} VAL
294 \IA{version number of nasm}{nasm, version}
295 \IR{visual c++} Visual C++
296 \IR{win32} Win32
297 \IR{win64} Win64
298 \IR{windows} Windows
299 \IR{windows debugging formats} Windows, debugging formats
300 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
301 \# \IC{program entry point}{start point, program}
302 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
303 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
304 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
307 \C{intro} Introduction
309 \H{whatsnasm} What Is NASM?
311 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
312 for portability and modularity. It supports a range of object file
313 formats, including Linux and *BSD \c{a.out}, ELF, Mach-O, 16-bit and
314 32-bit \c{.obj} (OMF) format, COFF (including its Win32 and Win64
315 variants.) It can also output plain binary files, Intel hex and
316 Motorola S-Record formats. Its syntax is designed to be simple and
317 easy to understand, similar to the syntax in the Intel Software
318 Developer Manual with minimal complexity. It supports all currently
319 known x86 architectural extensions, and has strong support for macros.
321 NASM also comes with a set of utilities for handling its own RDOFF2
322 object-file format.
324 \S{legal} \i{License} Conditions
326 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
327 distribution archive, for the license conditions under which you may
328 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
329 known as the simplified BSD license.
331 Copyright 1996-2017 the NASM Authors - All rights reserved.
333 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
334 modification, are permitted provided that the following conditions are
335 met:
337 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
338 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
340 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
341 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
342 documentation and/or other materials provided with the distribution.
344 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
345 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
346 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
347 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
348 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
349 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
350 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
351 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
352 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
353 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
354 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
355 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
356 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
358 \C{running} Running NASM
360 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
362 To assemble a file, you issue a command of the form
364 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
366 For example,
368 \c nasm -f elf myfile.asm
370 will assemble \c{myfile.asm} into an ELF object file \c{myfile.o}. And
372 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
374 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
376 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
377 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
378 to give a listing file name, for example:
380 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
382 To get further usage instructions from NASM, try typing
384 \c nasm -h
386 The option \c{--help} is an alias for the \c{-h} option.
388 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
389 or ELF, type
391 \c file nasm
393 (in the directory in which you put the NASM binary when you
394 installed it). If it says something like
396 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
398 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
399 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
401 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
403 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
404 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
405 and are rare these days.)
407 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
408 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
409 messages.
412 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
414 NASM will normally choose the name of your output file for you;
415 precisely how it does this is dependent on the object file format.
416 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
417 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
418 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
419 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
420 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
421 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
422 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
423 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
424 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
426 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
427 has the same name as the input file, in which case it will give a
428 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
430 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
431 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
432 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
433 with the name you wish for the output file, either with or without
434 an intervening space. For example:
436 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
437 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
439 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
440 is used to specify the number of optimization passes required. See \k{opt-O}.
443 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
445 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
446 output file format for you itself. In the distribution versions of
447 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
448 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
449 choose what you want the default to be.
451 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
452 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
454 A complete list of the available output file formats can be given by
455 issuing the command \i\c{nasm -h}.
458 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
460 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
461 optional space) by a file name, NASM will generate a
462 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
463 code are listed on the left, and the actual source code, with
464 expansions of multi-line macros (except those which specifically
465 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
466 right. For example:
468 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
470 If a list file is selected, you may turn off listing for a
471 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
472 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
473 form" (without the brackets). This can be used to list only
474 sections of interest, avoiding excessively long listings.
476 \S{opt-L} The \i\c{-L} Option: Additional or Modified Listing Info
478 Use this option to specify listing output details.
480 Supported options are:
482 \b \c{-Lb} show builtin macro packages (standard and \c{%use})
484 \b \c{-Ld} show byte and repeat counts in decimal, not hex
486 \b \c{-Le} show the preprocessed input
488 \b \c{-Lf} ignore \c{.nolist} and force listing output
490 \b \c{-Lm} show multi-line macro calls with expanded parameters
492 \b \c{-Lp} output a list file in every pass, in case of errors
494 \b \c{-Ls} show all single-line macro definitions
496 \b \c{-Lw} flush the output after every line (very slow!)
498 \b \c{-L+} enable \e{all} listing options
500 These options can be enabled or disabled at runtime using the
501 \c{%pragma list options} directive:
503 \c %pragma list options [+|-]flags...
505 For example, to turn on the \c{d} and \c{m} flags but disable the
506 \c{s} flag:
508 \c %pragma list options +dm -s
510 For forward compatility reasons, an undefined flag will be
511 ignored. Thus, a new flag introduced in a newer version of NASM can be
512 specified without breaking older versions. Listing flags will always
513 be a single alphanumeric character and are case sensitive.
515 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
517 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
518 This can be redirected to a file for further processing. For example:
520 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
523 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
525 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
526 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
527 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
528 dependency list without a prefix.
531 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
533 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
534 output to a file, rather than to stdout.  For example:
536 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
539 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
541 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
542 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
543 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
544 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
545 updated dependencies with every assembly session.  For example:
547 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
549 If the argument after \c{-MD} is an option rather than a filename,
550 then the output filename is the first applicable one of:
552 \b the filename set in the \c{-MF} option;
554 \b the output filename from the \c{-o} option with \c{.d} appended;
556 \b the input filename with the extension set to \c{.d}.
559 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
561 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
562 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
563 specified by the \c{-o} option.
566 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
568 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
569 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
570 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
571 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
572 is specified) is automatically quoted.
575 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
577 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
578 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
579 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
580 file has been removed.
583 \S{opt-MW} The \i\c{-MW} Option: Watcom Make quoting style
585 This option causes NASM to attempt to quote dependencies according to
586 Watcom Make conventions rather than POSIX Make conventions (also used
587 by most other Make variants.)  This quotes \c{#} as \c{$#} rather than
588 \c{\\#}, uses \c{&} rather than \c{\\} for continuation lines, and
589 encloses filenames containing whitespace in double quotes.
592 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
594 This option is used to select the format of the debug information
595 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
596 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
597 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
598 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
599 if \c{-F} is specified.
601 A complete list of the available debug file formats for an output
602 format can be seen by issuing the command \c{nasm -h}.  Not
603 all output formats currently support debugging output.
605 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option,
606 see \k{dbgfmt}.
609 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
611 This option can be used to generate debugging information in the specified
612 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
613 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
614 If no debug information is currently implemented in the selected output
615 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
618 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
620 This option can be used to select an error reporting format for any
621 error messages that might be produced by NASM.
623 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
624 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
625 the default and looks like this:
627 \c filename.asm:65: error: specific error message
629 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
630 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
631 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
632 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
633 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
635 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
636 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
638 \c filename.asm(65) : error: specific error message
640 where the only difference is that the line number is in parentheses
641 instead of being delimited by colons.
643 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
645 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
647 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
648 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
649 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
650 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
651 example) you want to load them into an editor.
653 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
654 which causes errors to be sent to the specified files rather than
655 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
656 the errors into a file by typing
658 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
660 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
661 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
662 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
664 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
666 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
667 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
668 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
669 program, you can type:
671 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
673 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
676 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
678 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
679 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
680 search for the given file not only in the current directory, but also
681 in any directories specified on the command line by the use of the
682 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
683 library}, for example, by typing
685 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
687 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
688 optional).
690 Prior NASM 2.14 a path provided in the option has been considered as
691 a verbatim copy and providing a path separator been up to a caller.
692 One could implicitly concatenate a search path together with a filename.
693 Still this was rather a trick than something useful. Now the trailing
694 path separator is made to always present, thus \c{-ifoo} will be
695 considered as the \c{-ifoo/} directory.
697 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
698 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
699 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
700 \k{nasmenv}).
702 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
703 be specified as \c{-I}.
706 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
708 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
709 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
710 option. So running
712 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
714 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
715 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
717 \c{--include} option is also accepted.
719 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
720 option can also be specified as \c{-P}.
724 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
726 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
727 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
728 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
729 could code
731 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
733 as an alternative to placing the directive
735 \c %define FOO 100
737 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
738 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
739 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
740 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
741 \c{-dDEBUG}.
743 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
744 be specified as \c{-D}.
747 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
749 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
750 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
751 option specified earlier on the command lines.
753 For example, the following command line:
755 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
757 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
758 program. This is useful to override options specified at a different
759 point in a Makefile.
761 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
762 be specified as \c{-U}.
765 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
767 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
768 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
769 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
770 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
771 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
772 if the \c{-o} option is also used).
774 This option cannot be applied to programs which require the
775 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
776 which depend on the values of symbols: so code such as
778 \c %assign tablesize ($-tablestart)
780 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
782 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
783 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
784 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
786 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
788 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
789 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
790 completely and assume the compiler has already done it, to save time
791 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
792 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
793 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
796 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
798 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
799 levels of optimization. Multiple flags can be specified after the
800 \c{-O} options, some of which can be combined in a single option,
801 e.g. \c{-Oxv}.
803 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
804         if a short form is not specified, except conditional jumps.
805         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
807 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
808         which will fit in a signed byte are optimized,
809         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
810         to the long form unless otherwise specified.
812 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
813         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
814         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
815         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
816         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
817         one. This number has no effect on the actual number of passes.
819 \b \c{-Ov}: At the end of assembly, print the number of passes
820         actually executed.
822 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
823 since NASM 2.09.
825 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
826 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
829 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
831 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
832 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
834 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
836 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
837 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
838 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
839 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
840 Note that you lose the ability to override the default address type for
841 the instruction.
843 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
844 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
845 \c{include}, \c{local})
847 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
849 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
850 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
851 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
852 conditions are reported like errors, but come up with the word
853 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
854 generating an output file and returning a success status to the
855 operating system.
857 Some conditions are even less severe than that: they are only
858 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
859 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
860 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
861 name, for example \c{label-orphan}; you can enable warnings of
862 this class by the command-line option \c{-w+label-orphan} and
863 disable it by \c{-w-label-orphan}.
865 The current \i{warning classes} are:
867 \& warnings.src
869 Since version 2.15, NASM has group aliases for all prefixed warnings,
870 so they can be used to enable or disable all warnings in the group.
871 For example, -w+float enables all warnings with names starting with float-*.
873 Since version 2.00, NASM has also supported the \c{gcc}-like syntax
874 \c{-Wwarning-class} and \c{-Wno-warning-class} instead of
875 \c{-w+warning-class} and \c{-w-warning-class}, respectively; both
876 syntaxes work identically.
878 The option \c{-w+error} or \i\c{-Werror} can be used to treat warnings
879 as errors.  This can be controlled on a per warning class basis
880 (\c{-w+error=}\e{warning-class} or \c{-Werror=}\e{warning-class});
881 if no \e{warning-class} is specified NASM treats it as
882 \c{-w+error=all}; the same applies to \c{-w-error} or
883 \i\c{-Wno-error},
884 of course.
886 In addition, you can control warnings in the source code itself, using
887 the \i\c{[WARNING]} directive.  See \k{asmdir-warning}.
890 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
892 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
893 and the date on which it was compiled.
895 You will need the version number if you report a bug.
897 For command-line compatibility with Yasm, the form \i\c{--v} is also
898 accepted for this option starting in NASM version 2.11.05.
901 \S{opt-pfix} The \i\c{--(g|l)prefix}, \i\c{--(g|l)postfix} Options.
903 The \c{--(g)prefix} options prepend the given argument
904 to all \c{extern}, \c{common}, \c{static}, and \c{global} symbols, and the
905 \c{--lprefix} option prepends to all other symbols. Similarly,
906 \c{--(g)postfix} and \c{--lpostfix} options append
907 the argument in the exactly same way as the \c{--xxprefix} options does.
909 Running this:
911 \c nasm -f macho --gprefix _
913 is equivalent to place the directive with \c{%pragma macho gprefix _}
914 at the start of the file (\k{mangling}). It will prepend the underscore
915 to all global and external variables, as C requires it in some, but not all,
916 system calling conventions.
918 \S{opt-pragma} The \i\c{--pragma} Option
920 NASM accepts an argument as \c{%pragma} option, which is like placing
921 a \c{%pragma} preprocess statement at the beginning of the source.
922 Running this:
924 \c nasm -f macho --pragma "macho gprefix _"
926 is equivalent to the example in \k{opt-pfix}. See \k{pragma}.
929 \S{opt-before} The \i\c{--before} Option
931 A preprocess statement can be accepted with this option. The example
932 shown in \k{opt-pragma} is the same as running this:
934 \c nasm -f macho --before "%pragma macho gprefix _"
937 \S{opt-limit} The \i\c{--limit-X} Option
939 This option allows user to setup various maximum values after which
940 NASM will terminate with a fatal error rather than consume arbitrary
941 amount of compute time. Each limit can be set to a positive number or
942 \c{unlimited}.
944 \b\c{--limit-passes}: Number of maximum allowed passes. Default is
945 \c{unlimited}.
947 \b\c{--limit-stalled-passes}: Maximum number of allowed unfinished
948 passes. Default is 1000.
950 \b\c{--limit-macro-levels}: Define maximum depth of macro expansion
951 (in preprocess). Default is 10000
953 \b\c{--limit-macro-tokens}: Maximum number of tokens processed during
954 single-line macro expansion. Default is 10000000.
956 \b\c{--limit-mmacros}: Maximum number of multi-line macros processed
957 before returning to the top-level input. Default is 100000.
959 \b\c{--limit-rep}: Maximum number of allowed preprocessor loop, defined
960 under \c{%rep}. Default is 1000000.
962 \b\c{--limit-eval}: This number sets the boundary condition of allowed
963 expression length. Default is 8192 on most systems.
965 \b\c{--limit-lines}: Total number of source lines allowed to be
966 processed. Default is 2000000000.
968 For example, set the maximum line count to 1000:
970 \c nasm --limit-lines 1000
972 Limits can also be set via the directive \c{%pragma limit}, for
973 example:
975 \c %pragma limit lines 1000
978 \S{opt-keep-all} The \i\c{--keep-all} Option
980 This option prevents NASM from deleting any output files even if an
981 error happens.
983 \S{opt-no-line} The \i\c{--no-line} Option
985 If this option is given, all \i\c{%line} directives in the source code
986 are ignored. This can be useful for debugging already preprocessed
987 code. See \k{line}.
990 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
992 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
993 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
994 processed before the real command line. You can use this to define
995 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
996 options in the \c{NASMENV} variable.
998 The value of the variable is split up at white space, so that the
999 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
1000 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
1001 what you might want, because it will be split at the space and the
1002 NASM command-line processing will get confused by the two
1003 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
1005 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
1006 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
1007 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
1008 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
1009 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
1010 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
1012 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
1013 changed with version 0.98.31.
1016 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
1018 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
1019 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
1020 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1021 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1022 skipping this section.
1025 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1027 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1028 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1029 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1030 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1031 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1032 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1033 will distinguish between labels differing only in case.
1036 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1038 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1039 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1040 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1041 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1042 if you declare, for example,
1044 \c foo     equ     1
1045 \c bar     dw      2
1047 then the two lines of code
1049 \c         mov     ax,foo
1050 \c         mov     ax,bar
1052 generate completely different opcodes, despite having
1053 identical-looking syntaxes.
1055 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1056 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1057 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1058 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1059 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1060 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1061 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1062 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1064 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1065 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1066 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1067 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1068 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1069 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1071 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1072 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1073 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1074 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1075 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1076 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1077 \e{everything} is a label.
1079 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1080 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1081 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1082 portion outside square brackets and another portion inside. The
1083 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1084 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1087 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1089 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1090 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1091 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1092 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1093 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1094 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1095 \c{mov word [var],2}.
1097 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1098 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1099 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1100 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1101 the strings being manipulated.
1104 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1106 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1107 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1108 choose to put in your segment registers, and will never
1109 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1112 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1114 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1115 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1116 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1117 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1118 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1119 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1120 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1121 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1122 track of which external variable definitions are far and which are
1123 near.
1126 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1128 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1129 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1130 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1131 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1133 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1134 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1135 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1136 on a misunderstanding by the authors.
1139 \S{qsother} Other Differences
1141 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1142 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1144 Historically, NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the
1145 same way as MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup
1146 (?)}, NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve
1147 64 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1148 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1149 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1151 As of NASM 2.15, the MASM syntax is also supported.
1153 In addition to all of this, macros and directives work completely
1154 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1155 details.
1157 \S{masm-compat} MASM compatibility package
1159 See \k{pkg_masm}.
1162 \C{lang} The NASM Language
1164 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1166 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1167 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1168 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1170 \c label:    instruction operands        ; comment
1172 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1173 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1174 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1175 presence and nature of the instruction field.
1177 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1178 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1179 backslash-ended line.
1181 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1182 have white space before them, or instructions may have no space
1183 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1184 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1185 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1186 valid source line which does nothing but define a label. Running
1187 NASM with the command-line option
1188 \I{label-orphan}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1189 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1191 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1192 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1193 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1194 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1195 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1196 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1197 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1198 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1199 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1200 an identifier is 4095 characters.
1202 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium and
1203 P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1204 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1205 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ}, \c{REPNE}/\c{REPNZ},
1206 \c{XACQUIRE}/\c{XRELEASE} or \c{BND}/\c{NOBND}, in the usual
1207 way. Explicit \I{address-size prefixes}address-size and
1208 \i{operand-size prefixes} \i\c{A16}, \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16}
1209 and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use is
1210 given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1211 override}segment register as an instruction prefix: coding \c{es mov
1212 [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We recommend the
1213 latter syntax, since it is consistent with other syntactic features of
1214 the language, but for instructions such as \c{LODSB}, which has no
1215 operands and yet can require a segment override, there is no clean
1216 syntactic way to proceed apart from \c{es lodsb}.
1218 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1219 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1220 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1222 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1223 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1225 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1226 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1227 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1228 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1229 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1230 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1232 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1233 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1234 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1235 \# Details of
1236 \# all forms of each supported instruction are given in
1237 \# \k{iref}.
1238 For example, you can code:
1240 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1241 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1243 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1244 \c         fadd    to st1          ; so does this
1246 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1247 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1248 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1251 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1253 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1254 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1255 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1256 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1257 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \I{storage,
1258 uninitialized}\i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1259 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and
1260 \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the
1261 \i\c{TIMES} prefix.
1264 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1266 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1267 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1268 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1269 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1271 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1272 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1273 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1274 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1275 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1276 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1277 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1278 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1279 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1280 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1281 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1282 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1283 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1285 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1286 as operands.
1288 \I{masmdb} Starting in NASM 2.15, a the following \i{MASM}-like features
1289 have been implemented:
1291 \b A \I{?db}\c{?} argument to declare \i{uninitialized storage}:
1293 \c       db    ?                   ; uninitialized
1295 \b A superset of the \i\c{DUP} syntax. The NASM version of this has
1296 the following syntax specification; capital letters indicate literal
1297 keywords:
1299 \c      dx      := DB | DW | DD | DQ | DT | DO | DY | DZ
1300 \c      type    := BYTE | WORD | DWORD | QWORD | TWORD | OWORD | YWORD | ZWORD
1301 \c      atom    := expression | string | float | '?'
1302 \c      parlist := '(' value [, value ...] ')'
1303 \c      duplist := expression DUP [type] ['%'] parlist
1304 \c      list    := duplist | '%' parlist | type ['%'] parlist
1305 \c      value   := atom | type value | list
1307 \c      stmt    := dx value [, value...]
1309 \> Note that a \e{list} needs to be prefixed with a \I{%db}\c{%} sign unless
1310 prefixed by either \c{DUP} or a \e{type} in order to avoid confusing it with
1311 a parentesis starting an expression. The following expressions are all
1312 valid:
1314 \c        db 33
1315 \c        db (44)               ; Integer expression
1316 \c      ; db (44,55)            ; Invalid - error
1317 \c        db %(44,55)
1318 \c        db %('XX','YY')
1319 \c        db ('AA')             ; Integer expression - outputs single byte
1320 \c        db %('BB')            ; List, containing a string
1321 \c        db ?
1322 \c        db 6 dup (33)
1323 \c        db 6 dup (33, 34)
1324 \c        db 6 dup (33, 34), 35
1325 \c        db 7 dup (99)
1326 \c        db 7 dup dword (?, word ?, ?)
1327 \c        dw byte (?,44)
1328 \c        dw 3 dup (0xcc, 4 dup byte ('PQR'), ?), 0xabcd
1329 \c        dd 16 dup (0xaaaa, ?, 0xbbbbbb)
1330 \c        dd 64 dup (?)
1332 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1334 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1335 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1336 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1337 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1338 words, doublewords or whatever to reserve. The operand to a
1339 \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical expression}: see
1340 \k{crit}.
1342 For example:
1344 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1345 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1346 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1347 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1348 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers
1350 \I{masmdb} Since NASM 2.15, the MASM syntax of using \I{?db}\c{?}
1351 and \i\c{DUP} in the \c{D}\e{x} directives is also supported. Thus,
1352 the above example could also be written:
1354 \c buffer:         db      64 dup (?)      ; reserve 64 bytes
1355 \c wordvar:        dw      ?               ; reserve a word
1356 \c realarray       dq      10 dup (?)      ; array of ten reals
1357 \c ymmval:         dy      ?               ; one YMM register
1358 \c zmmvals:        dz      32 dup (?)      ; 32 ZMM registers
1361 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1363 \c{INCBIN} includes binary file data verbatim into the output
1364 file. This can be handy for (for example) including \i{graphics} and
1365 \i{sound} data directly into a game executable file. It can be called
1366 in one of these three ways:
1368 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1369 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1370 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1371 \c                                    ; actually include at most 512
1373 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1374 macro version searches for the file in the include file search path
1375 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1376 overridden if desired.
1379 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1381 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1382 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1383 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1384 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1385 example,
1387 \c message         db      'hello, world'
1388 \c msglen          equ     $-message
1390 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1391 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1392 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1393 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1394 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1395 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1398 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1400 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1401 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1402 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1403 code
1405 \c zerobuf:        times 64 db 0
1407 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1408 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1409 \e{expression}, so you can do things like
1411 \c buffer: db      'hello, world'
1412 \c         times 64-$+buffer db ' '
1414 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1415 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1416 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1418 \c         times 100 movsb
1420 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1421 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1422 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1424 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1426 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1427 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1428 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1429 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1430 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1433 \H{effaddr} Effective Addresses
1435 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1436 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1437 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1438 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1439 example:
1441 \c wordvar dw      123
1442 \c         mov     ax,[wordvar]
1443 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1444 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1446 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1447 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1449 More complicated effective addresses, such as those involving more
1450 than one register, work in exactly the same way:
1452 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1453 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1455 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1456 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1457 all right:
1459 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1460 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1462 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1463 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1464 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1465 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1466 generate the latter on the grounds that the former requires four
1467 bytes to store a zero offset.
1469 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1470 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1471 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1472 default segment registers.
1474 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1475 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1476 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1477 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1478 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1479 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1480 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1481 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1482 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1483 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1484 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1486 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1487 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1488 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1489 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1490 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1491 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1492 the offset to be lost.
1494 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1495 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1496 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1497 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1498 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1499 \c{[eax*2+0]} to be generated literally. \c{[nosplit eax*1]} also has the
1500 same effect. In another way, a split EA form \c{[0, eax*2]} can be used, too.
1501 However, \c{NOSPLIT} in \c{[nosplit eax+eax]} will be ignored because user's
1502 intention here is considered as \c{[eax+eax]}.
1504 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1505 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1506 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1507 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1509 A new form of split effective addres syntax is also supported. This is
1510 mainly intended for mib operands as used by MPX instructions, but can
1511 be used for any memory reference. The basic concept of this form is
1512 splitting base and index.
1514 \c      mov eax,[ebx+8,ecx*4]   ; ebx=base, ecx=index, 4=scale, 8=disp
1516 For mib operands, there are several ways of writing effective address depending
1517 on the tools. NASM supports all currently possible ways of mib syntax:
1519 \c      ; bndstx
1520 \c      ; next 5 lines are parsed same
1521 \c      ; base=rax, index=rbx, scale=1, displacement=3
1522 \c      bndstx [rax+0x3,rbx], bnd0      ; NASM - split EA
1523 \c      bndstx [rbx*1+rax+0x3], bnd0    ; GAS - '*1' indecates an index reg
1524 \c      bndstx [rax+rbx+3], bnd0        ; GAS - without hints
1525 \c      bndstx [rax+0x3], bnd0, rbx     ; ICC-1
1526 \c      bndstx [rax+0x3], rbx, bnd0     ; ICC-2
1528 When broadcasting decorator is used, the opsize keyword should match
1529 the size of each element.
1531 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, dword [rbx]{1to16}   ; single-precision float
1532 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, zword [rbx]          ; packed 512 bit memory
1535 \H{const} \i{Constants}
1537 NASM understands four different types of constant: numeric,
1538 character, string and floating-point.
1541 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1543 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1544 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1545 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1546 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1547 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1548 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1549 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1550 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1551 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1552 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1553 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1554 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1555 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1556 \e{not} imply an octal constant!
1558 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1559 up long strings.
1561 Some examples (all producing exactly the same code):
1563 \c         mov     ax,200          ; decimal
1564 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1565 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1566 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1567 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1568 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1569 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1570 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1571 \c         mov     ax,310q         ; octal
1572 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1573 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1574 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1575 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1576 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1577 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1578 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1579 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1581 \S{strings} \I{string}\I{string constants}\i{Character Strings}
1583 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1584 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1585 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1586 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1587 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1588 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1589 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1592 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1594 \c       \'          single quote (')
1595 \c       \"          double quote (")
1596 \c       \`          backquote (`)
1597 \c       \\\          backslash (\)
1598 \c       \?          question mark (?)
1599 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1600 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1601 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1602 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1603 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1604 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1605 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1606 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1607 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1608 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1609 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1610 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1612 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1613 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1614 sequence.
1616 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1617 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1619 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1620 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1621 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1624 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1626 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1627 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1629 A character constant with more than one byte will be arranged
1630 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1632 \c           mov eax,'abcd'
1634 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1635 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1636 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1637 the sense of character constants understood by the Pentium's
1638 \i\c{CPUID} instruction.
1641 \S{strconst} \i{String Constants}
1643 String constants are character strings used in the context of some
1644 pseudo-instructions, namely the
1645 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1646 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1647 certain preprocessor directives.
1649 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1650 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1651 for the conditions. So the following are equivalent:
1653 \c       db    'hello'               ; string constant
1654 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1656 And the following are also equivalent:
1658 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1659 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1660 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1662 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1663 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1664 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1665 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1666 or four-character constants are treated as strings when they are
1667 operands to \c{DW}, and so forth.
1669 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1671 The special operators \i\c{__?utf16?__}, \i\c{__?utf16le?__},
1672 \i\c{__?utf16be?__}, \i\c{__?utf32?__}, \i\c{__?utf32le?__} and
1673 \i\c{__?utf32be?__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1674 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1675 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1676 littleendian.
1678 For example:
1680 \c %define u(x) __?utf16?__(x)
1681 \c %define w(x) __?utf32?__(x)
1683 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1684 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1686 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1687 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1688 context.
1690 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1692 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1693 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1694 arguments to the special operators \i\c{__?float8?__},
1695 \i\c{__?float16?__}, \i\c{__?float32?__}, \i\c{__?float64?__},
1696 \i\c{__?float80m?__}, \i\c{__?float80e?__}, \i\c{__?float128l?__}, and
1697 \i\c{__?float128h?__}.
1699 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1700 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1701 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1702 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1703 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1705 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1706 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1707 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1708 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1709 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1710 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1711 prefixes, respectively.
1713 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1714 floating-point constants as well.
1716 Some examples:
1718 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1719 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1720 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1721 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1722 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1723 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1724 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1725 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1726 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1727 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1728 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1730 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1731 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1732 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1733 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1734 called a "\i{minifloat}."
1736 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1737 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1738 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1739 constants are used in an expression.  \c{__?float80m?__} and
1740 \c{__?float80e?__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1741 80-bit floating-point number, and \c{__?float128l?__} and
1742 \c{__?float128h?__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1743 floating-point number, respectively.
1745 For example:
1747 \c       mov    rax,__?float64?__(3.141592653589793238462)
1749 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1750 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1752 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1754 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1755 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1756 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1757 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1758 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1759 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1760 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1761 of floating-point routines, which would significantly increase the
1762 size of the assembler for very little benefit.
1764 The special tokens \i\c{__?Infinity?__}, \i\c{__?QNaN?__} (or
1765 \i\c{__?NaN?__}) and \i\c{__?SNaN?__} can be used to generate
1766 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1767 respectively.  These are normally used as macros:
1769 \c %define Inf __?Infinity?__
1770 \c %define NaN __?QNaN?__
1772 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1774 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1775 macros.  See \k{pkg_fp}.
1777 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1779 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1780 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1781 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1783 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1784 digits.
1786 For example:
1788 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1789 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1790 \c       dt +0p33
1791 \c       dt 33p
1794 \H{expr} \i{Expressions}
1796 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1797 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1798 appropriate size.
1800 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1801 calculations to involve the current assembly position: the
1802 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1803 position at the beginning of the line containing the expression; so
1804 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1805 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1806 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1808 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1809 increasing order of \i{precedence}.
1811 A \e{boolean} value is true if nonzero and false if zero. The
1812 operators which return a boolean value always return 1 for true and 0
1813 for false.
1816 \S{exptri} \I{?op}\c{?} ... \c{:}: Conditional Operator
1818 The syntax of this operator, similar to the C conditional operator, is:
1820 \e{boolean} \c{?} \e{trueval} \c{:} \e{falseval}
1822 This operator evaluates to \e{trueval} if \e{boolean} is true,
1823 otherwise to \e{falseval}.
1825 Note that NASM allows \c{?} characters in symbol names. Therefore, it
1826 is highly advisable to always put spaces around the \c{?} and \c{:}
1827 characters.
1830 \S{expbor}: \i\c{||}: \i{Boolean OR} Operator
1832 The \c{||} operator gives a boolean OR: it evaluates to 1 if both sides of
1833 the expression are nonzero, otherwise 0.
1836 \S{expbxor}: \i\c{^^}: \i{Boolean XOR} Operator
1838 The \c{^^} operator gives a boolean XOR: it evaluates to 1 if any one side of
1839 the expression is nonzero, otherwise 0.
1842 \S{expband}: \i\c{&&}: \i{Boolean AND} Operator
1844 The \c{&&} operator gives a boolean AND: it evaluates to 1 if both sides of
1845 the expression is nonzero, otherwise 0.
1848 \S{exprel}: \i{Comparison Operators}
1850 NASM supports the following comparison operators:
1852 \b \i\c{=} or \i\c{==} compare for equality.
1854 \b \i\c{!=} or \i\c{<>} compare for inequality.
1856 \b \i\c{<} compares signed less than.
1858 \b \i\c{<=} compares signed less than or equal.
1860 \b \i\c{>} compares signed greater than.
1862 \b \i\c{>=} compares signed greather than or equal.
1864 These operators evaluate to 0 for false or 1 for true.
1866 \b \i{<=>} does a signed comparison, and evaluates to -1 for less
1867 than, 0 for equal, and 1 for greater than.
1869 At this time, NASM does not provide unsigned comparison operators.
1872 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1874 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1875 \c{OR} machine instruction.
1878 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1880 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1883 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1885 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1888 \S{expshift} \i{Bit Shift} Operators
1890 \i\c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So
1891 \c{5<<3} evaluates to 5 times 8, or 40. \i\c{>>} gives an \I{unsigned,
1892 bit shift}\e{unsigned} (logical) bit-shift to the right; the bits
1893 shifted in from the left are set to zero.
1895 \i\c{<<<} gives a bit-shift to the left, exactly equivalent to the
1896 \c{<<} operator; it is included for completeness. \i\c{>>>} gives an
1897 \I{signed, bit shift}\e{signed} (arithmetic) bit-shift to the right;
1898 the bits shifted in from the left are filled with copies of the most
1899 significant (sign) bit.
1902 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1903 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1905 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1906 subtraction.
1909 \S{expmul} \i{Multiplication}, \i{Division} and \i{Modulo}
1911 \i\c{*} is the multiplication operator.
1913 \i\c{/} and \i\c{//} are both division operators: \c{/} is
1914 \I{division, unsigned}\I{unsigned, division}unsigned division and \c{//} is
1915 \I{division, signed}\I{signed, division}signed division.
1917 Similarly, \i\c{%} and \i\c{%%} provide \I{modulo,
1918 unsigned}\I{unsigned, modulo}unsigned and \I{modulo, signed}\I{signed,
1919 modulo}signed modulo operators respectively.
1921 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1922 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1923 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1925 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1926 operation of the signed modulo operator. On most systems it will match
1927 the signed division operator, such that:
1929 \c      b * (a // b) + (a %% b) = a       (b != 0)
1932 \S{expmul} \I{operators, unary}\i{Unary Operators}
1934 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1935 which only apply to one argument.  These are:
1937 \b \I{- opunary}\c{-} \I{arithmetic negation}negates (\i{2's complement}) its
1938 operand.
1940 \b \I{+ opunary}\c{+} does nothing; it's provided for symmetry with \c{-}.
1942 \b \I{~ opunary}\c{~} computes the \I{negation, bitwise}\i{bitwise
1943 negation} (\i{1's complement}) of its operand.
1945 \b \I{! opunary}\c{!} is the \I{negation, boolean}\i{boolean negation}
1946 operator. It evaluates to 1 if the argument is 0, otherwise 0.
1948 \b \c{SEG} provides the \i{segment address} of its operand (explained in
1949 more detail in \k{segwrt}).
1951 \b A set of additional operators with leading and trailing double
1952 underscores are used to implement the \c{integer functions} of the
1953 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1956 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1958 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1959 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1960 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1961 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1963 The \c{SEG} operator evaluates to the \i\e{preferred} segment base of a
1964 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1965 the symbol makes sense. So the code
1967 \c         mov     ax,seg symbol
1968 \c         mov     es,ax
1969 \c         mov     bx,symbol
1971 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1973 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1974 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1975 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1976 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1977 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1979 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1980 \c         mov     es,ax
1981 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1983 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1984 pointer to the symbol \c{symbol}.
1986 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1987 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1988 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1989 could code either of
1991 \c         call    (seg procedure):procedure
1992 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1994 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1995 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1996 practice.)
1998 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1999 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
2000 to \c{CALL} in these examples.
2002 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
2003 must code
2005 \c         dw      symbol, seg symbol
2007 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
2008 invent one using the macro processor.
2011 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
2013 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
2014 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
2015 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
2016 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
2017 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
2018 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
2019 and in \c{BITS 16} mode,
2021 \c         push dword 33
2023 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
2025 \c         push strict dword 33
2027 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
2028 21 00 00 00}.
2030 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
2031 the \c{STRICT} keyword was used or not.
2034 \H{crit} \i{Critical Expressions}
2036 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
2037 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
2038 called \e{Critical Expressions}.
2040 The first pass is used to determine the size of all the assembled
2041 code and data, so that the second pass, when generating all the
2042 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
2043 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
2044 symbol declared after the code in question. For example,
2046 \c         times (label-$) db 0
2047 \c label:  db      'Where am I?'
2049 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
2050 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
2051 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
2052 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
2053 code
2055 \c         times (label-$+1) db 0
2056 \c label:  db      'NOW where am I?'
2058 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
2059 wrong!
2061 NASM rejects these examples by means of a concept called a
2062 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
2063 value is required to be computable in the first pass, and which must
2064 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
2065 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
2067 \H{locallab} \i{Local Labels}
2069 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
2070 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
2071 label, which means that it is associated with the previous non-local
2072 label. So, for example:
2074 \c label1  ; some code
2076 \c .loop
2077 \c         ; some more code
2079 \c         jne     .loop
2080 \c         ret
2082 \c label2  ; some code
2084 \c .loop
2085 \c         ; some more code
2087 \c         jne     .loop
2088 \c         ret
2090 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
2091 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
2092 are kept separate by virtue of each being associated with the
2093 previous non-local label.
2095 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
2096 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
2097 allowing access to local labels from other parts of the code. This
2098 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
2099 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
2100 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
2101 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
2102 to, you could write
2104 \c label3  ; some more code
2105 \c         ; and some more
2107 \c         jmp label1.loop
2109 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
2110 define a label which can be referenced from anywhere but which
2111 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
2112 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
2113 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
2114 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
2115 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
2116 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
2117 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
2118 to the local label mechanism. So you could code
2120 \c label1:                         ; a non-local label
2121 \c .local:                         ; this is really label1.local
2122 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
2123 \c label2:                         ; another non-local label
2124 \c .local:                         ; this is really label2.local
2126 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
2128 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
2129 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
2130 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
2131 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
2132 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
2133 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
2134 special.
2137 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
2139 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
2140 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
2141 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
2142 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
2143 sign.
2145 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
2146 character into a single line.  Thus:
2148 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
2149 \c         THIS_VALUE
2151 will work like a single-line macro without the backslash-newline
2152 sequence.
2154 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
2156 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
2158 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
2159 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
2160 things like
2162 \c %define ctrl    0x1F &
2163 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
2165 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
2167 which will expand to
2169 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
2171 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
2172 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
2173 not at definition time. Thus the code
2175 \c %define a(x)    1+b(x)
2176 \c %define b(x)    2*x
2178 \c         mov     ax,a(8)
2180 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
2181 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
2183 Note that single-line macro argument list cannot be preceded by whitespace.
2184 Otherwise it will be treated as an expansion. For example:
2186 \c    %define foo (a,b)               ; no arguments, (a,b) is the expansion
2187 \c    %define bar(a,b)                ; two arguments, empty expansion
2190 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
2191 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2192 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2193 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2194 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2195 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2196 \c{bar}.
2198 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2199 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2200 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2201 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2202 Hence, if you code
2204 \c %define a(x)    1+a(x)
2206 \c         mov     ax,a(3)
2208 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2209 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2210 for an example of its use.
2212 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2213 macros: if you write
2215 \c %define foo(x)   1+x
2216 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2218 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2219 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2220 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2221 you define
2223 \c %define foo bar
2225 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2226 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2227 \e{with} parameters, and vice versa.
2229 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2230 perfectly well define a macro with
2232 \c %define foo bar
2234 and then re-define it later in the same source file with
2236 \c %define foo baz
2238 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2239 according to the most recent definition. This is particularly useful
2240 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2242 The following additional features were added in NASM 2.15:
2244 It is possible to define an empty string instead of an argument name
2245 if the argument is never used. For example:
2247 \c    %define ereg(foo,) e %+ foo
2248 \c      mov eax,ereg(dx,cx)
2250 A single pair of parentheses is a subcase of a single, unused argument:
2252 \c    %define myreg() eax
2253 \c      mov edx,myreg()
2255 This is similar to the behavior of the C preprocessor.
2257 \b If declared with an \c{=}, NASM will evaluate the argument as an
2258 expression after expansion.
2260 \b If an argument declared with an \c{&}, a macro parameter will be
2261 turned into a quoted string after expansion.
2263 \b If declared with a \c{+}, it is a greedy or variadic parameter; it
2264 includes any subsequent commas and parameters.
2266 \b If declared with an \c{!}, NASM will not strip whitespace and
2267 braces (useful in conjunction with \c{&}).
2269 For example:
2271 \c     %define xyzzy(=expr,&val) expr, str
2272 \c     %define plugh(x) xyzzy(x,x)
2273 \c     db plugh(3+5), `\0` ; Expands to: db 8, "3+5", `\0`
2275 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2276 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2279 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2281 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2282 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2283 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2284 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2285 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2287 Suppose you have the following code:
2289 \c %define  isTrue  1
2290 \c %define  isFalse isTrue
2291 \c %define  isTrue  0
2293 \c val1:    db      isFalse
2295 \c %define  isTrue  1
2297 \c val2:    db      isFalse
2299 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2300 This is because, when a single-line macro is defined using
2301 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2302 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2303 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2304 time it is 1.
2306 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2307 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2308 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2310 \c %xdefine isTrue  1
2311 \c %xdefine isFalse isTrue
2312 \c %xdefine isTrue  0
2314 \c val1:    db      isFalse
2316 \c %xdefine isTrue  1
2318 \c val2:    db      isFalse
2320 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2321 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2322 the time that \c{isFalse} was defined.
2324 \c{%xdefine} and \c{%ixdefine} supports argument expansion exactly the
2325 same way that \c{%define} and \c{%idefine} does.
2328 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2330 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2331 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2332 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2333 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2335 \c      mov ax,Foo%[__?BITS?__] ; The Foo value
2337 to use the builtin macro \c{__?BITS?__} (see \k{bitsm}) to automatically
2338 select between them.  Similarly, the two statements:
2340 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2341 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2343 have, in fact, exactly the same effect.
2345 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2346 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2349 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2351 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2352 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2353 several similar macros that perform similar functions.
2355 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2356 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2358 As an example, consider the following:
2360 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2362 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2363 \c         .COM1addr       RESW    1
2364 \c         .COM2addr       RESW    1
2365 \c         ; ..and so on
2366 \c endstruc
2368 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2369 we can end up with:
2371 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2372 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2374 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2375 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2377 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2379 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2381 Now the above code can be written as:
2383 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2384 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2386 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2387 in turn, reduce typing errors).
2390 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2392 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2393 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2394 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2395 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2396 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2397 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2399 For example:
2401 \c %idefine Foo mov %?,%??
2403 \c         foo
2404 \c         FOO
2406 will expand to:
2408 \c         mov foo,Foo
2409 \c         mov FOO,Foo
2411 The sequence:
2413 \c %idefine keyword $%?
2415 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2416 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2418 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2421 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2423 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2424 example, the following sequence:
2426 \c %define foo bar
2427 \c %undef  foo
2429 \c         mov     eax, foo
2431 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2432 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2434 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2435 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2436 \k{opt-u}.
2439 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2441 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2442 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2443 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2444 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2446 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2447 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2448 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2449 \c{%assign} directive is processed.
2451 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2452 later, so you can do things like
2454 \c %assign i i+1
2456 to increment the numeric value of a macro.
2458 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2459 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2460 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2462 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2463 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2464 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2465 involving a register).
2468 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2470 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2471 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2472 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2473 before definition.
2475 For example:
2477 \c %defstr test TEST
2479 is equivalent to
2481 \c %define test 'TEST'
2483 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2484 \k{getenv}):
2486 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2489 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2491 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2492 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2493 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2495 For example:
2497 \c %deftok test 'TEST'
2499 is equivalent to
2501 \c %define test TEST
2504 \S{defalias} Defining Aliases: \I\c{%idefalias}\i\c{%defalias}
2506 \c{%defalias}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefalias}, define an
2507 alias to a macro, i.e. equivalent of a symbolic link.
2509 When used with various macro defining and undefining directives, it
2510 affects the aliased macro. This functionality is intended for being
2511 able to rename macros while retaining the legacy names.
2513 When an alias is defined, but the aliased macro is then undefined, the
2514 aliases can legitimately point to nonexistent macros.
2516 The alias can be undefined using the \c{%undefalias} directive.  \e{All}
2517 aliases can be undefined using the \c{%clear defalias} directive. This
2518 includes backwards compatibility aliases defined by NASM itself.
2520 To disable aliases without undefining them, use the \c{%aliases off}
2521 directive.
2523 To check whether an alias is defined, regardless of the existence of
2524 the aliased macro, use \c{%ifdefalias}.
2526 For example:
2528 \c %defalias OLD NEW
2529 \c    ; OLD and NEW both undefined
2530 \c %define NEW 123
2531 \c    ; OLD and NEW both 123
2532 \c %undef OLD
2533 \c    ; OLD and NEW both undefined
2534 \c %define OLD 456
2535 \c    ; OLD and NEW both 456
2536 \c %undefalias OLD
2537 \c    ; OLD undefined, NEW defined to 456
2539 \S{cond-comma} \i{Conditional Comma Operator}: \i\c{%,}
2541 As of version 2.15, NASM has a conditional comma operator \c{%,} that
2542 expands to a comma \e{unless} followed by a null expansion, which
2543 allows suppressing the comma before an empty argument. This is
2544 especially useful with greedy single-line macros.
2546 For example, all the expressions below are valid:
2548 \c %define greedy(a,b,c+) a + 66 %, b * 3 %, c
2550 \c        db greedy(1,2)          ; db 1 + 66, 2 * 3
2551 \c        db greedy(1,2,3)        ; db 1 + 66, 2 * 3, 3
2552 \c        db greedy(1,2,3,4)      ; db 1 + 66, 2 * 3, 3, 4
2553 \c        db greedy(1,2,3,4,5)    ; db 1 + 66, 2 * 3, 3, 4, 5
2556 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2558 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2559 supports a few simple string handling macro operators from which
2560 more complex operations can be constructed.
2562 All the string operators define or redefine a value (either a string
2563 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2564 value, it may change the style of quoting of the input string or
2565 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2567 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2569 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2570 a single-line macro.
2572 For example:
2574 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2576 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2577 Similarly:
2579 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2581 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2583 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2586 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2588 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2589 For example:
2591 \c %strlen charcnt 'my string'
2593 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2594 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2595 was a literal string but it could also have been a single-line
2596 macro that expands to a string, as in the following example:
2598 \c %define sometext 'my string'
2599 \c %strlen charcnt sometext
2601 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2602 assigned the value of 9.
2605 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2607 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2608 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2609 than the description:
2611 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2612 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2613 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2614 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2615 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2616 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2618 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2619 single-line macro to be created and the second is the string. The
2620 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2621 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2622 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2623 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2624 values out of range result in an empty string.  A negative length
2625 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2626 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2629 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2631 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2632 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2633 this.
2635 \c %macro  prologue 1
2637 \c         push    ebp
2638 \c         mov     ebp,esp
2639 \c         sub     esp,%1
2641 \c %endmacro
2643 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2644 invoke the macro with a call such as:
2646 \c myfunc:   prologue 12
2648 which would expand to the three lines of code
2650 \c myfunc: push    ebp
2651 \c         mov     ebp,esp
2652 \c         sub     esp,12
2654 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2655 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2656 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2657 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2658 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2659 \c{%3} and so on.
2661 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2662 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2664 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2665 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2666 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2667 things like:
2669 \c %macro  silly 2
2671 \c     %2: db      %1
2673 \c %endmacro
2675 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2676 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2677 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2679 The behavior with regards to empty arguments at the end of multi-line
2680 macros before NASM 2.15 was often very strange. For backwards
2681 compatibility, NASM attempts to recognize cases where the legacy
2682 behavior would give unexpected results, and issues a warning, but
2683 largely tries to match the legacy behavior. This can be disabled with
2684 the \c{%pragma} (see \k{pragma-preproc}):
2686 \c %pragma preproc sane_empty_expansion
2689 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2691 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2692 defining the same macro name several times with different numbers of
2693 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2694 parameters at all. So you could define
2696 \c %macro  prologue 0
2698 \c         push    ebp
2699 \c         mov     ebp,esp
2701 \c %endmacro
2703 to define an alternative form of the function prologue which
2704 allocates no local stack space.
2706 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2707 instruction; for example, you might want to define
2709 \c %macro  push 2
2711 \c         push    %1
2712 \c         push    %2
2714 \c %endmacro
2716 so that you could code
2718 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2719 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2721 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2722 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2723 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2724 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2725 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2726 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2729 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2731 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2732 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2733 calling the same macro multiple times will use a different label
2734 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2735 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2736 flag is set by doing this:
2738 \c %macro  retz 0
2740 \c         jnz     %%skip
2741 \c         ret
2742 \c     %%skip:
2744 \c %endmacro
2746 You can call this macro as many times as you want, and every time
2747 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2748 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2749 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2750 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2751 interfering with the local label mechanism, as described in
2752 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2753 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2754 they interfere with macro-local labels.
2757 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2759 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2760 command line into one parameter definition, possibly after
2761 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2762 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2763 you might want to be able to write
2765 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2767 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2768 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2769 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2770 the last defined one along with the separating commas. So if you
2771 code:
2773 \c %macro  writefile 2+
2775 \c         jmp     %%endstr
2776 \c   %%str:        db      %2
2777 \c   %%endstr:
2778 \c         mov     dx,%%str
2779 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2780 \c         mov     bx,%1
2781 \c         mov     ah,0x40
2782 \c         int     0x21
2784 \c %endmacro
2786 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2787 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2788 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2789 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2790 \c{db}.
2792 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2793 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2794 \c{%macro} line.
2796 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2797 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2798 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2799 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2800 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2801 into account when overloading macros, and will not allow you to
2802 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2803 example).
2805 Of course, the above macro could have been implemented as a
2806 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2807 look like
2809 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2811 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2812 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2813 definition.
2815 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2817 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2819 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2820 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2821 be either negative or positive but must never be zero.
2823 For example
2825 \c %macro mpar 1-*
2826 \c      db %{3:5}
2827 \c %endmacro
2829 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2831 expands to \c{3,4,5} range.
2833 Even more, the parameters can be reversed so that
2835 \c %macro mpar 1-*
2836 \c      db %{5:3}
2837 \c %endmacro
2839 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2841 expands to \c{5,4,3} range.
2843 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2844 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2845 the analogue here.
2847 \c %macro mpar 1-*
2848 \c      db %{-1:-3}
2849 \c %endmacro
2851 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2853 expands to \c{6,5,4} range.
2855 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2857 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2858 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2860 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2862 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2863 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2864 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2866 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2868 \c         writefile 2,%1
2869 \c         mov     ax,0x4c01
2870 \c         int     0x21
2872 \c %endmacro
2874 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2875 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2876 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2877 called with no parameters, in which case it will use the default
2878 error message supplied in the macro definition.
2880 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2881 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2882 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2883 optional ones. So if a macro definition began with the line
2885 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2887 then it could be called with between one and three parameters, and
2888 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2889 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2890 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2892 You can provide extra information to a macro by providing
2893 too many default parameters:
2895 \c %macro quux 1 something
2897 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2898 more information.
2899 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2900 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2901 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2902 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2903 when the macro is defined, not when it is expanded.
2905 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2906 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2907 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2908 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2909 parameters were really passed to the macro call.
2911 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2912 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2913 and more useful, by changing the first line of the definition to
2915 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2917 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2918 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2919 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2922 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2924 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2925 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2926 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2927 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2928 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2929 Examples are given in \k{rotate}.
2932 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2934 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2935 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2936 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2939 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2941 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2942 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2943 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2944 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2945 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2946 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2948 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2949 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2950 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2951 argument list reappear on the right, and vice versa.
2953 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2954 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2955 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2956 parameters are rotated to the right.
2958 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2959 restore a set of registers might work as follows:
2961 \c %macro  multipush 1-*
2963 \c   %rep  %0
2964 \c         push    %1
2965 \c   %rotate 1
2966 \c   %endrep
2968 \c %endmacro
2970 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2971 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2972 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2973 one place to the left, so that the original second argument is now
2974 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2975 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2976 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2978 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2979 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2980 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2982 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2983 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2984 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2985 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2986 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2987 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2988 order from the one in which they were pushed.
2990 This can be done by the following definition:
2992 \c %macro  multipop 1-*
2994 \c   %rep %0
2995 \c   %rotate -1
2996 \c         pop     %1
2997 \c   %endrep
2999 \c %endmacro
3001 This macro begins by rotating its arguments one place to the
3002 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
3003 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
3004 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
3005 iterated through in reverse order.
3008 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
3010 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
3011 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
3012 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
3013 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
3014 table, you could code something like
3016 \c %macro keytab_entry 2
3018 \c     keypos%1    equ     $-keytab
3019 \c                 db      %2
3021 \c %endmacro
3023 \c keytab:
3024 \c           keytab_entry F1,128+1
3025 \c           keytab_entry F2,128+2
3026 \c           keytab_entry Return,13
3028 which would expand to
3030 \c keytab:
3031 \c keyposF1        equ     $-keytab
3032 \c                 db     128+1
3033 \c keyposF2        equ     $-keytab
3034 \c                 db      128+2
3035 \c keyposReturn    equ     $-keytab
3036 \c                 db      13
3038 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
3039 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
3041 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
3042 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
3043 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
3044 eleventh macro parameter. Instead, you must code
3045 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
3046 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
3047 (literal text to be concatenated to the parameter).
3049 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
3050 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
3051 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
3052 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
3053 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
3054 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
3055 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
3056 real names of macro-local labels means that the two usages
3057 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
3058 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
3060 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
3061 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
3062 purpose of concatenation.
3064 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
3067 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
3069 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
3070 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
3071 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
3072 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
3073 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
3074 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
3075 condition code.
3077 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
3078 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
3079 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
3080 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
3082 \c %macro  retc 1
3084 \c         j%-1    %%skip
3085 \c         ret
3086 \c   %%skip:
3088 \c %endmacro
3090 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
3091 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
3092 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
3093 \c{JPE}.
3095 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
3096 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
3097 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
3098 because no inverse condition code exists.
3101 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
3103 When NASM is generating a listing file from your program, it will
3104 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
3105 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
3106 see which instructions in the macro expansion are generating what
3107 code; however, for some macros this clutters the listing up
3108 unnecessarily.
3110 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
3111 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
3112 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
3113 the number of parameters, like this:
3115 \c %macro foo 1.nolist
3117 Or like this:
3119 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
3121 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
3123 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
3124 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
3125 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
3126 that argument specification.
3128 For example:
3130 \c %macro foo 1-3
3131 \c         ; Do something
3132 \c %endmacro
3133 \c %unmacro foo 1-3
3135 removes the previously defined macro \c{foo}, but
3137 \c %macro bar 1-3
3138 \c         ; Do something
3139 \c %endmacro
3140 \c %unmacro bar 1
3142 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
3143 specification does not match exactly.
3146 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
3148 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
3149 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
3150 syntax of this feature looks like this:
3152 \c %if<condition>
3153 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
3154 \c %elif<condition2>
3155 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
3156 \c %else
3157 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
3158 \c %endif
3160 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
3162 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
3163 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
3165 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
3166 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
3167 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
3168 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
3170 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
3171 single-line macro existence}
3173 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
3174 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
3175 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
3176 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
3178 For example, when debugging a program, you might want to write code
3179 such as
3181 \c           ; perform some function
3182 \c %ifdef DEBUG
3183 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
3184 \c %endif
3185 \c           ; go and do something else
3187 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
3188 version of the program which produced debugging messages, and remove
3189 the option to generate the final release version of the program.
3191 You can test for a macro \e{not} being defined by using
3192 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
3193 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
3194 \i\c{%elifndef}.
3197 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
3198 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
3200 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
3201 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
3203 For example, you may be working with a large project and not have control
3204 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
3205 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
3206 does exist.
3208 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
3209 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
3211 \c %ifmacro MyMacro 1-3
3213 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
3215 \c %else
3217 \c      %macro MyMacro 1-3
3219 \c              ; insert code to define the macro
3221 \c      %endmacro
3223 \c %endif
3225 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
3226 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
3227 conflict.
3229 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
3230 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
3231 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
3234 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
3235 stack}
3237 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
3238 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
3239 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
3240 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
3241 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
3243 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
3244 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
3247 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
3248 arbitrary numeric expressions}
3250 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
3251 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
3252 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
3253 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
3254 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
3256 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
3257 a critical expression (see \k{crit}).
3260 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
3261 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
3263 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
3264 Identity\I{testing, exact text identity}
3266 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
3267 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
3268 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
3269 Differences in white space are not counted.
3271 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
3273 For example, the following macro pushes a register or number on the
3274 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
3276 \c %macro  pushparam 1
3278 \c   %ifidni %1,ip
3279 \c         call    %%label
3280 \c   %%label:
3281 \c   %else
3282 \c         push    %1
3283 \c   %endif
3285 \c %endmacro
3287 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3288 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3289 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3290 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3292 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3293 Types\I{testing, token types}
3295 Some macros will want to perform different tasks depending on
3296 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3297 example, a string output macro might want to be able to cope with
3298 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3299 string.
3301 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3302 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3303 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3304 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3305 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3307 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3308 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3310 \c %macro writefile 2-3+
3312 \c   %ifstr %2
3313 \c         jmp     %%endstr
3314 \c     %if %0 = 3
3315 \c       %%str:    db      %2,%3
3316 \c     %else
3317 \c       %%str:    db      %2
3318 \c     %endif
3319 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3320 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3321 \c   %else
3322 \c                 mov     dx,%2
3323 \c                 mov     cx,%3
3324 \c   %endif
3325 \c                 mov     bx,%1
3326 \c                 mov     ah,0x40
3327 \c                 int     0x21
3329 \c %endmacro
3331 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3332 the following two ways:
3334 \c         writefile [file], strpointer, length
3335 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3337 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3338 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3339 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3340 it itself and works out the address and length for itself.
3342 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3343 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3344 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3345 which case, all but the first two would be lumped together into
3346 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3348 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3349 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3350 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3351 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3353 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3355 Some macros will want to do different things depending on if it is
3356 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3357 versus a multi-token sequence.
3359 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3360 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3361 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3363 For example:
3365 \c %iftoken 1
3367 will assemble the subsequent code, but
3369 \c %iftoken -1
3371 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3372 \c{-}, and the number \c{1}.
3374 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3375 variants are also provided.
3377 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3379 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3380 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3381 any tokens at all, whitespace excepted.
3383 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3384 variants are also provided.
3386 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3388 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3389 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3390 the \c{%!}\e{variable} directive exists.
3392 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3393 variants are also provided.
3395 Just as for \c{%!}\e{variable} the argument should be written as a
3396 string if it contains characters that would not be legal in an
3397 identifier.  See \k{getenv}.
3399 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3401 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3402 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3403 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3404 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3406 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3407 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3408 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3409 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3411 \c %assign i 0
3412 \c %rep    64
3413 \c         inc     word [table+2*i]
3414 \c %assign i i+1
3415 \c %endrep
3417 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3418 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3419 \c{[table+126]}.
3421 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3422 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3423 terminate the loop, like this:
3425 \c fibonacci:
3426 \c %assign i 0
3427 \c %assign j 1
3428 \c %rep 100
3429 \c %if j > 65535
3430 \c     %exitrep
3431 \c %endif
3432 \c         dw j
3433 \c %assign k j+i
3434 \c %assign i j
3435 \c %assign j k
3436 \c %endrep
3438 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3440 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3441 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3442 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3443 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3444 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3445 be gradually used up and other applications to start crashing.
3447 Note the maximum repeat count is limited to the value specified by the
3448 \c{--limit-rep} option or \c{%pragma limit rep}, see \k{opt-limit}.
3451 \H{files} Source Files and Dependencies
3453 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3455 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3457 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3458 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3459 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3461 \c %include "macros.mac"
3463 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3464 file containing the \c{%include} directive.
3466 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3467 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3468 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3469 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3470 line using the \c{-i} option.
3472 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3473 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3474 the form
3476 \c %ifndef MACROS_MAC
3477 \c     %define MACROS_MAC
3478 \c     ; now define some macros
3479 \c %endif
3481 then including the file more than once will not cause errors,
3482 because the second time the file is included nothing will happen
3483 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3485 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3486 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3487 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3490 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3492 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3493 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3494 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3495 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3497 For example,
3499 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3501 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3502 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3505 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3507 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3508 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3509 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3511 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3512 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3513 \c{INCBIN} directive looks like:
3515 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3516 \c %pathsearch dep %1
3517 \c %depend dep
3518 \c         incbin dep,%2
3519 \c %endmacro
3521 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3522 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3523 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3526 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3528 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3529 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3530 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3531 described in \k{macropkg}.
3533 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3534 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3535 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3536 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3538 \c %use altreg
3539 \c %use 'altreg'
3541 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3542 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3543 form \c{__?USE_}\e{package}\c{?__} is also defined, see \k{use_def}.
3545 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3547 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3548 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3549 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3550 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3551 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3552 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3553 able to nest these loops.
3555 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3556 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3557 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3558 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3559 define labels that are local to a particular context on the stack.
3562 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3563 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3565 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3566 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3567 which is the name of the context. For example:
3569 \c %push    foobar
3571 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3572 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3573 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3574 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3575 single macro definition.)
3577 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3578 context from the context stack and destroys it, along with any
3579 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3580 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3583 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3585 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3586 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3587 is used to define a label which is local to the context on the top
3588 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3589 above could be implemented by means of:
3591 \c %macro repeat 0
3593 \c     %push   repeat
3594 \c     %$begin:
3596 \c %endmacro
3598 \c %macro until 1
3600 \c         j%-1    %$begin
3601 \c     %pop
3603 \c %endmacro
3605 and invoked by means of, for example,
3607 \c         mov     cx,string
3608 \c         repeat
3609 \c         add     cx,3
3610 \c         scasb
3611 \c         until   e
3613 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3614 in \c{AL}.
3616 If you need to define, or access, labels local to the context
3617 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3618 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3621 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3623 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3624 a particular context, in just the same way:
3626 \c %define %$localmac 3
3628 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3629 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3630 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3633 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup} \e{(deprecated)}
3635 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3636 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3637 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3638 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3639 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3640 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3641 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3642 result in an \e{expression syntax error}.
3644 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3646 \c %macro ctxthru 0
3647 \c %push ctx1
3648 \c     %assign %$external 1
3649 \c         %push ctx2
3650 \c             %assign %$internal 1
3651 \c             mov eax, %$external
3652 \c             mov eax, %$internal
3653 \c         %pop
3654 \c %pop
3655 \c %endmacro
3657 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3658 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3659 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3660 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3661 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3662 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3663 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3664 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3665 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3667 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3669 \c %macro ctxthru 0
3670 \c %push ctx1
3671 \c     %assign %$external 1
3672 \c         %push ctx2
3673 \c             %assign %$internal 1
3674 \c             mov eax, %$$external
3675 \c             mov eax, %$internal
3676 \c         %pop
3677 \c %pop
3678 \c %endmacro
3680 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3681 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3682 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3683 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3684 unintuitive or erroneous.
3687 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3689 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3690 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3691 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3692 have the side effect of destroying all context-local labels and
3693 macros associated with the context that was just popped.
3695 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3696 with a different name, without touching the associated macros and
3697 labels. So you could replace the destructive code
3699 \c %pop
3700 \c %push   newname
3702 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3705 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3707 This example makes use of almost all the context-stack features,
3708 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3709 implement a block IF statement as a set of macros.
3711 \c %macro if 1
3713 \c     %push if
3714 \c     j%-1  %$ifnot
3716 \c %endmacro
3718 \c %macro else 0
3720 \c   %ifctx if
3721 \c         %repl   else
3722 \c         jmp     %$ifend
3723 \c         %$ifnot:
3724 \c   %else
3725 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3726 \c   %endif
3728 \c %endmacro
3730 \c %macro endif 0
3732 \c   %ifctx if
3733 \c         %$ifnot:
3734 \c         %pop
3735 \c   %elifctx      else
3736 \c         %$ifend:
3737 \c         %pop
3738 \c   %else
3739 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3740 \c   %endif
3742 \c %endmacro
3744 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3745 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3746 that the macros are issued in the right order (for example, not
3747 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3748 not.
3750 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3751 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3752 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3753 to do different things depending on whether the context on top of
3754 the stack is \c{if} or \c{else}.
3756 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3757 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3758 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3759 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3760 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3762 A sample usage of these macros might look like:
3764 \c         cmp     ax,bx
3766 \c         if ae
3767 \c                cmp     bx,cx
3769 \c                if ae
3770 \c                        mov     ax,cx
3771 \c                else
3772 \c                        mov     ax,bx
3773 \c                endif
3775 \c         else
3776 \c                cmp     ax,cx
3778 \c                if ae
3779 \c                        mov     ax,cx
3780 \c                endif
3782 \c         endif
3784 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3785 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3786 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3787 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3790 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3792 The following preprocessor directives provide a way to use
3793 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3795 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3797 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3799 \b\c{%local}  (see \k{local})
3802 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3804 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3805 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3806 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3808 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3809 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3810 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3811 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3813 \c some_function:
3815 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3816 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3817 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3819 \c         mov     ax,[i]
3820 \c         mov     bx,[j_ptr]
3821 \c         add     ax,[bx]
3822 \c         ret
3824 \c     %pop                       ; restore original context
3826 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3827 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3828 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3829 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3832 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3834 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3835 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3836 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3837 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3838 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3840 \c %stacksize flat
3842 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3843 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3844 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3846 \c %stacksize flat64
3848 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3849 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3850 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3852 \c %stacksize large
3854 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3855 assumes that a far form of call was used to get to this address
3856 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3858 \c %stacksize small
3860 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3861 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3862 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3863 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3864 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3865 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3866 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3867 (see \k{local}).
3870 \S{local} \i\c{%local} Directive
3872 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3873 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3874 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3875 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3876 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3877 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3878 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3879 instruction.
3880 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3881 An example of its use is the following:
3883 \c silly_swap:
3885 \c     %push mycontext             ; save the current context
3886 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3887 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3888 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3890 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3891 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3892 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3893 \c         mov     ax,bx
3894 \c         mov     dx,cx
3895 \c         mov     bx,[old_ax]
3896 \c         mov     cx,[old_dx]
3897 \c         leave                   ; restore old bp
3898 \c         ret                     ;
3900 \c     %pop                        ; restore original context
3902 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3903 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3904 current context before the \c{%local} directive may be used.
3905 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3906 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3907 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3908 as shown in the example.
3911 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3913 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3914 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3915 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3916 right macros by means of code like this:
3918 \c %ifdef F1
3919 \c     ; do some setup
3920 \c %elifdef F2
3921 \c     ; do some different setup
3922 \c %else
3923 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3924 \c %endif
3926 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3927 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3928 having to wait until the program crashes on being run and then not
3929 knowing what went wrong.
3931 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3933 \c %ifdef F1
3934 \c     ; do some setup
3935 \c %elifdef F2
3936 \c     ; do some different setup
3937 \c %else
3938 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3939 \c     %define F1
3940 \c %endif
3942 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3943 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3944 depend on symbol values.
3946 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3947 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3948 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3949 messages.
3951 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3952 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3953 are expanded in it, which can be used to display more information to
3954 the user.  For example:
3956 \c %if foo > 64
3957 \c     %assign foo_over foo-64
3958 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3959 \c %endif
3962 \H{pragma} \i\c{%pragma}: Setting Options
3964 The \c{%pragma} directive controls a number of options in
3965 NASM. Pragmas are intended to remain backwards compatible, and
3966 therefore an unknown \c{%pragma} directive is not an error.
3968 The various pragmas are documented with the options they affect.
3970 The general structure of a NASM pragma is:
3972 \c{%pragma} \e{namespace} \e{directive} [\e{arguments...}]
3974 Currently defined namespaces are:
3976 \b \c{ignore}: this \c{%pragma} is unconditionally ignored.
3978 \b \c{preproc}: preprocessor, see \k{pragma-preproc}.
3980 \b \c{limit}: resource limits, see \k{opt-limit}.
3982 \b \c{asm}: the parser and assembler proper. Currently no such pragmas
3983 are defined.
3985 \b \c{list}: listing options, see \k{opt-L}.
3987 \b \c{file}: general file handling options. Currently no such pragmas
3988 are defined.
3990 \b \c{input}: input file handling options. Currently no such pragmas
3991 are defined.
3993 \b \c{output}: output format options.
3995 \b \c{debug}: debug format options.
3997 In addition, the name of any output or debug format, and sometimes
3998 groups thereof, also constitue \c{%pragma} namespaces. The namespaces
3999 \c{output} and \c{debug} simply refer to \e{any} output or debug
4000 format, respectively.
4002 For example, to prepend an underscore to global symbols regardless of
4003 the output format (see \k{mangling}):
4005 \c %pragma output gprefix _
4007 ... whereas to prepend an underscore to global symbols only when the
4008 output is either \c{win32} or \c{win64}:
4010 \c %pragma win gprefix _
4013 \S{pragma-preproc} Preprocessor Pragmas
4015 The only preprocessor \c{%pragma} defined in NASM 2.15 is:
4017 \b \c{%pragma preproc sane_empty_expansion}: disables legacy
4018 compatibility handling of braceless empty arguments to multi-line
4019 macros. See \k{mlmacro} and \k{opt-w}.
4022 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
4024 \S{line} \i\c{%line} Directive
4026 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
4027 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
4028 this other file would be an original source file, with the current
4029 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
4030 directive allows NASM to output messages which indicate the line
4031 number of the original source file, instead of the file that is being
4032 read by NASM.
4034 This preprocessor directive is not generally used directly by
4035 programmers, but may be of interest to preprocessor authors.  The
4036 usage of the \c{%line} preprocessor directive is as follows:
4038 \c %line nnn[+mmm] [filename]
4040 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
4041 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
4042 which specifies a line increment value; each line of the input file
4043 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
4044 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
4045 specifies the file name of the original source file. It may be a
4046 quoted string.
4048 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
4049 all file name and line numbers relative to the values specified
4050 therein.
4052 If the command line option \i\c{--no-line} is given, all \c{%line}
4053 directives are ignored. This may be useful for debugging preprocessed
4054 code. See \k{opt-no-line}.
4056 Starting in NASM 2.15, \c{%line} directives are processed before any
4057 other processing takes place.
4059 \# This isn't a directive, it should be moved elsewhere...
4060 \S{getenv} \i\c{%!}\e{variable}: Read an Environment Variable.
4062 The \c{%!}\e{variable} directive makes it possible to read the value of an
4063 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
4064 to store the contents of an environment variable into a string, which
4065 could be used at some other point in your code.
4067 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO},
4068 and you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program as
4069 a quoted string. You could do that as follows:
4071 \c %defstr FOO          %!FOO
4073 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
4075 If the name of the environment variable contains non-identifier
4076 characters, you can use string quotes to surround the name of the
4077 variable, for example:
4079 \c %defstr C_colon      %!'C:'
4082 \S{clear} \i\c\{%clear}: Clear All Macro Definitions
4084 The directive \c{%clear} clears all definitions of a certain type,
4085 \e{including the ones defined by NASM itself.} This can be useful when
4086 preprocessing non-NASM code, or to drop backwards compatibility
4087 aliases.
4089 The syntax is:
4091 \c    %clear [global|context] type...
4093 ... where \c{context} indicates that this applies to context-local
4094 macros only; the default is \c{global}.
4096 \c{type} can be one or more of:
4098 \b \c{define}   single-line macros
4100 \b \c{defalias} single-line macro aliases (useful to remove backwards
4101 compatibility aliases)
4103 \b \c{alldefine} same as \c{define defalias}
4105 \b \c{macro}     multi-line macros
4107 \b \c{all}       same as \c{alldefine macro} (default)
4109 In NASM 2.14 and earlier, only the single syntax \c{%clear} was
4110 supported, which is equivalent to \c{%clear global all}.
4115 \C{stdmac} \i{Standard Macros}
4117 NASM defines a set of standard macros, which are already defined when
4118 it starts to process any source file. If you really need a program to
4119 be assembled with no pre-defined macros, you can use the \i\c{%clear}
4120 directive to empty the preprocessor of everything but context-local
4121 preprocessor variables and single-line macros, see \k{clear}.
4123 Most \i{user-level directives} (see \k{directive}) are implemented as
4124 macros which invoke primitive directives; these are described in
4125 \k{directive}. The rest of the standard macro set is described here.
4127 For compability with NASM versions before NASM 2.15, most standard
4128 macros of the form \c{__?foo?__} have aliases of form \c{__foo__} (see
4129 \k{defalias}). These can be removed with the directive \c{%clear
4130 defalias}.
4133 \H{stdmacver} \i{NASM Version Macros}
4135 The single-line macros \i\c{__?NASM_MAJOR?__}, \i\c{__?NASM_MINOR?__},
4136 \i\c{__?NASM_SUBMINOR?__} and \i\c{__?NASM_PATCHLEVEL?__} expand to the
4137 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
4138 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
4139 example, \c{__?NASM_MAJOR?__} would be defined to be 0, \c{__?NASM_MINOR?__}
4140 would be defined as 98, \c{__?NASM_SUBMINOR?__} would be defined to 32,
4141 and \c{__?NASM_PATCHLEVEL?__} would be defined as 1.
4143 Additionally, the macro \i\c{__?NASM_SNAPSHOT?__} is defined for
4144 automatically generated snapshot releases \e{only}.
4147 \S{stdmacverid} \i\c{__?NASM_VERSION_ID?__}: \i{NASM Version ID}
4149 The single-line macro \c{__?NASM_VERSION_ID?__} expands to a dword integer
4150 representing the full version number of the version of nasm being used.
4151 The value is the equivalent to \c{__?NASM_MAJOR?__}, \c{__?NASM_MINOR?__},
4152 \c{__?NASM_SUBMINOR?__} and \c{__?NASM_PATCHLEVEL?__} concatenated to
4153 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
4154 would be equivalent to:
4156 \c         dd      0x00622001
4160 \c         db      1,32,98,0
4162 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
4163 line is used just to give an indication of the order that the separate
4164 values will be present in memory.
4167 \S{stdmacverstr} \i\c{__?NASM_VER?__}: \i{NASM Version String}
4169 The single-line macro \c{__?NASM_VER?__} expands to a string which defines
4170 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
4172 \c         db      __?NASM_VER?__
4174 would expand to
4176 \c         db      "0.98.32"
4179 \H{fileline} \i\c{__?FILE?__} and \i\c{__?LINE?__}: File Name and Line Number
4181 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
4182 name and line number containing the current instruction. The macro
4183 \c{__?FILE?__} expands to a string constant giving the name of the
4184 current input file (which may change through the course of assembly
4185 if \c{%include} directives are used), and \c{__?LINE?__} expands to a
4186 numeric constant giving the current line number in the input file.
4188 These macros could be used, for example, to communicate debugging
4189 information to a macro, since invoking \c{__?LINE?__} inside a macro
4190 definition (either single-line or multi-line) will return the line
4191 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
4192 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
4193 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
4194 line number in \c{EAX} and outputs something like \c{line 155: still
4195 here}. You could then write a macro:
4197 \c %macro  notdeadyet 0
4199 \c         push    eax
4200 \c         mov     eax,__?LINE?__
4201 \c         call    stillhere
4202 \c         pop     eax
4204 \c %endmacro
4206 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
4207 find the crash point.
4210 \H{bitsm} \i\c{__?BITS?__}: Current Code Generation Mode
4212 The \c{__?BITS?__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
4213 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
4214 number of 16, 32 or 64. \c{__?BITS?__} receives the specified mode number and
4215 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
4216 mode-dependent macros.
4218 \H{ofmtm} \i\c{__?OUTPUT_FORMAT?__}: Current Output Format
4220 The \c{__?OUTPUT_FORMAT?__} standard macro holds the current output
4221 format name, as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type
4222 \c{nasm -h} for a list.
4224 \c %ifidn __?OUTPUT_FORMAT?__, win32
4225 \c  %define NEWLINE 13, 10
4226 \c %elifidn __?OUTPUT_FORMAT?__, elf32
4227 \c  %define NEWLINE 10
4228 \c %endif
4230 \H{dfmtm} \i\c{__?DEBUG_FORMAT?__}: Current Debug Format
4232 If debugging information generation is enabled, The
4233 \c{__?DEBUG_FORMAT?__} standard macro holds the current debug format
4234 name as specified by the \c{-F} or \c{-g} option or the output format
4235 default. Type \c{nasm -f} \e{output} \c{y} for a list.
4237 \c{__?DEBUG_FORMAT?__} is not defined if debugging is not enabled, or if
4238 the debug format specified is \c{null}.
4240 \H{datetime} Assembly Date and Time Macros
4242 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
4243 assembly session.
4245 \b The \i\c{__?DATE?__} and \i\c{__?TIME?__} macros give the assembly date and
4246 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
4247 respectively.)
4249 \b The \i\c{__?DATE_NUM?__} and \i\c{__?TIME_NUM?__} macros give the assembly
4250 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
4251 \c{HHMMSS} respectively.
4253 \b The \i\c{__?UTC_DATE?__} and \i\c{__?UTC_TIME?__} macros give the assembly
4254 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
4255 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
4256 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
4258 \b The \i\c{__?UTC_DATE_NUM?__} and \i\c{__?UTC_TIME_NUM?__} macros give the
4259 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
4260 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
4261 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
4262 undefined.
4264 \b The \c{__?POSIX_TIME?__} macro is defined as a number containing the
4265 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
4266 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
4267 available on the host platform, otherwise it is computed using the
4268 local time as if it was UTC.
4270 All instances of time and date macros in the same assembly session
4271 produce consistent output.  For example, in an assembly session
4272 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
4273 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
4274 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
4275 clock:
4277 \c       __?DATE?__             "2010-01-01"
4278 \c       __?TIME?__             "00:00:42"
4279 \c       __?DATE_NUM?__         20100101
4280 \c       __?TIME_NUM?__         000042
4281 \c       __?UTC_DATE?__         "2009-12-31"
4282 \c       __?UTC_TIME?__         "21:00:42"
4283 \c       __?UTC_DATE_NUM?__     20091231
4284 \c       __?UTC_TIME_NUM?__     210042
4285 \c       __?POSIX_TIME?__       1262293242
4288 \H{use_def} \I\c{__?USE_*?__}\c{__?USE_}\e{package}\c{?__}: Package
4289 Include Test
4291 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
4292 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
4293 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
4294 testing if a particular package is invoked or not.
4296 For example, if the \c{altreg} package is included (see
4297 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__?USE_ALTREG?__} is defined.
4300 \H{pass_macro} \i\c{__?PASS?__}: Assembly Pass
4302 The macro \c{__?PASS?__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
4303 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
4304 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
4305 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
4307 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
4308 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
4309 change in future versions of NASM.}
4312 \H{strucs} \i{Structure Data Types}
4314 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
4316 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
4317 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
4318 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
4319 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
4321 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
4322 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
4323 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
4324 the value of the base offset, and the name of the data type with the
4325 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
4326 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
4327 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
4328 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
4329 the definition.
4331 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
4332 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
4334 \c struc   mytype
4336 \c   mt_long:      resd    1
4337 \c   mt_word:      resw    1
4338 \c   mt_byte:      resb    1
4339 \c   mt_str:       resb    32
4341 \c endstruc
4343 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
4344 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
4345 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
4346 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
4348 The reason why the structure type name is defined at zero by default
4349 is a side effect of allowing structures to work with the local label
4350 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
4351 more than one structure, you can define the above structure like this:
4353 \c struc mytype
4355 \c   .long:        resd    1
4356 \c   .word:        resw    1
4357 \c   .byte:        resb    1
4358 \c   .str:         resb    32
4360 \c endstruc
4362 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
4363 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
4365 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
4366 support any form of period notation to refer to the elements of a
4367 structure once you have one (except the above local-label notation),
4368 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
4369 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
4370 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
4371 ax,[mystruc+mytype.word]}.
4373 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
4374 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
4376 \c push ebp
4377 \c mov ebp, esp
4378 \c sub esp, 40
4380 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
4382 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
4384 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
4385 a base offset:
4387 \c struc mytype, -40
4389 And access an element this way:
4391 \c mov [ebp + mytype.word], ax
4394 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
4395 \i{Instances of Structures}
4397 Having defined a structure type, the next thing you typically want
4398 to do is to declare instances of that structure in your data
4399 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4400 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4401 you code something like this:
4403 \c mystruc:
4404 \c     istruc mytype
4406 \c         at mt_long, dd      123456
4407 \c         at mt_word, dw      1024
4408 \c         at mt_byte, db      'x'
4409 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4411 \c     iend
4413 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4414 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4415 specified structure field, and then to declare the specified data.
4416 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4417 they were specified in the structure definition.
4419 If the data to go in a structure field requires more than one source
4420 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4421 the \c{AT} line. For example:
4423 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4424 \c                     db      190,100,0
4426 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4427 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4428 line:
4430 \c         at mt_str
4431 \c                 db      'hello, world'
4432 \c                 db      13,10,0
4434 \H{alignment} \i{Alignment} Control
4436 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Code and Data Alignment
4438 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4439 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4440 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4441 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4443 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4444 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4445 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4446 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4447 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4449 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4450 both compute the number of additional bytes required to bring the
4451 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4452 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4453 perform the alignment.
4455 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4456 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4457 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4458 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4459 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4460 except for special purposes.
4462 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4463 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4464 power of two, or if their second argument generates more than one
4465 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4466 thing.
4468 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4469 be used within structure definitions:
4471 \c struc mytype2
4473 \c   mt_byte:
4474 \c         resb 1
4475 \c         alignb 2
4476 \c   mt_word:
4477 \c         resw 1
4478 \c         alignb 4
4479 \c   mt_long:
4480 \c         resd 1
4481 \c   mt_str:
4482 \c         resb 32
4484 \c endstruc
4486 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4487 relative to the base of the structure.
4489 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4490 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4491 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4492 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4493 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4494 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4495 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4497 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4498 See \k{sectalign} for details.
4500 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4503 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4505 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4506 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4507 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4509 For example the directive
4511 \c SECTALIGN 16
4513 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4514 not be decreased, the magnitude may grow only.
4516 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4517 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4518 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4519 at all use the directive
4521 \c SECTALIGN OFF
4523 It is still possible to turn in on again by
4525 \c SECTALIGN ON
4527 Note that \c{SECTALIGN <ON|OFF>} affects only the \c{ALIGN}/\c{ALIGNB} directives,
4528 not an explicit \c{SECTALIGN} directive.
4530 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4532 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4533 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4534 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4535 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4537 The names of standard macro packages are case insensitive and can be
4538 quoted or not.
4540 As of version 2.15, NASM has \c{%ifusable} and \c{%ifusing} directives to help
4541 the user understand whether an individual package available in this version of
4542 NASM (\c{%ifusable}) or a particular package already loaded (\c{%ifusing}).
4545 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4547 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4548 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4549 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4550 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4551 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4552 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4554 Example use:
4556 \c %use altreg
4558 \c proc:
4559 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4560 \c       ret
4562 See also \k{reg64}.
4565 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4567 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4568 macro which is more powerful than the default (and
4569 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4570 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4571 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4572 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4573 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4574 sequence.
4576 The specific instructions generated can be controlled with the
4577 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4578 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4579 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4580 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4582 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4583 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4584 default.
4586 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4587 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4588 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4590 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4591 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4592 threshold is 16.
4594 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4595 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4596 threshold is 16.
4598 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4599 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4600 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4601 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4603 The macro \i\c{__?ALIGNMODE?__} is defined to contain the current
4604 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__?ALIGN_}
4605 are used internally by this macro package.
4608 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4610 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4612 \c %define Inf             __?Infinity?__
4613 \c %define NaN             __?QNaN?__
4614 \c %define QNaN            __?QNaN?__
4615 \c %define SNaN            __?SNaN?__
4617 \c %define float8(x)       __?float8?__(x)
4618 \c %define float16(x)      __?float16?__(x)
4619 \c %define float32(x)      __?float32?__(x)
4620 \c %define float64(x)      __?float64?__(x)
4621 \c %define float80m(x)     __?float80m?__(x)
4622 \c %define float80e(x)     __?float80e?__(x)
4623 \c %define float128l(x)    __?float128l?__(x)
4624 \c %define float128h(x)    __?float128h?__(x)
4627 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4629 This package contains a set of macros which implement integer
4630 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4631 are most conveniently accessed via this macro package.
4633 The macros provided are:
4635 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4637 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4638 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4639 between the functions is their respective behavior if the argument
4640 provided is not a power of two.
4642 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generates an error if
4643 the argument is not a power of two.
4645 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4646 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4648 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4649 power of two.
4651 The functions \i\c{ilog2fw()} (alias \i\c{ilog2w()}) and
4652 \i\c{ilog2cw()} generate a warning if the argument is not a power of
4653 two, but otherwise behaves like \c{ilog2f()} and \c{ilog2c()},
4654 respectively.
4656 \H{pkg_masm} \i\c{masm}: \i{MASM compatibility}
4658 Since version 2.15, NASM has a MASM compatibility package with minimal
4659 functionality, as intended to be used primarily with machine-generated code.
4660 It does not include any "programmer-friendly" shortcuts, nor does it in any way
4661 support ASSUME, symbol typing, or MASM-style structures.
4663 Currently, the MASM compatibility package emulates only the PTR
4664 keyword and recognize syntax displacement[index] for memory
4665 operations.
4666 To enable the package, use the directive:
4668 \c{%use masm}
4670 In addition, NASM now natively supports the MASM \c{?} and
4671 \c{DUP} syntax for the \c{DB} etc data declaration directives,
4672 regardless of if this package is included or not. See \k{db}.
4675 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4677 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4678 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4679 directives. These are described in this chapter.
4681 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4682 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4683 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4684 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4685 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4686 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4688 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4689 directives are not.
4691 In addition to the universal directives described in this chapter,
4692 each object file format can optionally supply extra directives in
4693 order to control particular features of that file format. These
4694 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4695 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4698 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4700 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4701 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4702 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4703 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4705 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4706 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf*}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4707 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4708 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4709 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4710 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4711 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4712 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4714 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4715 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4716 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4717 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4718 device drivers and boot loader software.
4720 The \c{BITS} directive can also be used to generate code for a
4721 different mode than the standard one for the output format.
4723 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4724 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4725 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4726 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4728 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4729 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4730 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4731 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4732 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4733 need an 0x67.
4735 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4736 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4737 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4739 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4740 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4741 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4742 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4743 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4744 necessary.
4746 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4747 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4748 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4749 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4750 REX prefix is used.
4752 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4753 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4754 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4756 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4758 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4760 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4761 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4764 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4766 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4767 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4768 specify most features directly.  However, this is occasionally
4769 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4770 to use.
4772 Currently, \c{DEFAULT} can set \c{REL} & \c{ABS} and \c{BND} & \c{NOBND}.
4774 \S{REL & ABS} \i\c{REL} & \i\c{ABS}: RIP-relative addressing
4776 This sets whether registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative
4777 or not. By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4778 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4779 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4780 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4782 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4783 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4784 other special functions in 64-bit mode, and generating
4785 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4787 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4789 \S{BND & NOBND} \i\c{BND} & \i\c{NOBND}: \c{BND} prefix
4791 If \c{DEFAULT BND} is set, all bnd-prefix available instructions following
4792 this directive are prefixed with bnd. To override it, \c{NOBND} prefix can
4793 be used.
4795 \c  DEFAULT BND
4796 \c      call foo            ; BND will be prefixed
4797 \c      nobnd call foo      ; BND will NOT be prefixed
4799 \c{DEFAULT NOBND} can disable \c{DEFAULT BND} and then \c{BND} prefix will be
4800 added only when explicitly specified in code.
4802 \c{DEFAULT BND} is expected to be the normal configuration for writing
4803 MPX-enabled code.
4805 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4806 Sections}
4808 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4809 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4810 which section of the output file the code you write will be
4811 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4812 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4813 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4814 define a new section, if you try to switch to a section that does
4815 not (yet) exist.
4817 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4818 \k{multisec}), all support
4819 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4820 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4821 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4822 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4823 name that has one.
4826 \S{sectmac} The \i\c{__?SECT?__} Macro
4828 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4829 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4830 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4831 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4832 defines the single-line macro \c{__?SECT?__} to be the primitive
4833 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4834 it. So the user-level directive
4836 \c         SECTION .text
4838 expands to the two lines
4840 \c %define __?SECT?__        [SECTION .text]
4841 \c         [SECTION .text]
4843 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4844 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4845 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4847 \c %macro  writefile 2+
4849 \c         [section .data]
4851 \c   %%str:        db      %2
4852 \c   %%endstr:
4854 \c         __?SECT?__
4856 \c         mov     dx,%%str
4857 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4858 \c         mov     bx,%1
4859 \c         mov     ah,0x40
4860 \c         int     0x21
4862 \c %endmacro
4864 This form of the macro, once passed a string to output, first
4865 switches temporarily to the data section of the file, using the
4866 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4867 \c{__?SECT?__}. It then declares its string in the data section, and
4868 then invokes \c{__?SECT?__} to switch back to \e{whichever} section
4869 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4870 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4871 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4872 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4873 code in any of several separate code sections.
4876 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4878 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4879 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4880 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4881 given absolute address. The only instructions you can use in this
4882 mode are the \c{RESB} family.
4884 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4886 \c absolute 0x1A
4888 \c     kbuf_chr    resw    1
4889 \c     kbuf_free   resw    1
4890 \c     kbuf        resw    16
4892 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4893 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4894 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4896 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4897 redefines the \i\c{__?SECT?__} macro when it is invoked.
4899 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4900 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__?SECT?__}).
4902 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4903 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4904 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4905 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4907 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4909 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4911 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4912 \c setup:
4913 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4915 \c absolute setup
4917 \c runtimevar1     resw    1
4918 \c runtimevar2     resd    20
4920 \c tsr_end:
4922 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4923 after the setup has finished running, the space it took up can be
4924 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4925 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4926 needs to be made resident.
4929 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4931 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4932 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4933 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4934 defined in some other module and needs to be referred to by this
4935 one. Not every object-file format can support external variables:
4936 the \c{bin} format cannot.
4938 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4939 argument is the name of a symbol:
4941 \c extern  _printf
4942 \c extern  _sscanf,_fscanf
4944 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4945 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4946 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4947 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4948 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4949 by means of the directive
4951 \c extern  _variable:wrt dgroup
4953 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4954 only in that it can take only one argument at a time: the support
4955 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4957 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4958 will quietly ignore the second and later redeclarations.
4960 If a variable is declared both \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, or if it is
4961 declared as \c{EXTERN} and then defined, it will be treated as
4962 \c{GLOBAL}. If a variable is declared both as \c{COMMON} and
4963 \c{EXTERN}, it will be treated as \c{COMMON}.
4966 \H{required} \i\c{REQUIRED}: \i{Unconditionally Importing Symbols} from Other Modules
4968 The \c{REQUIRED} keyword is similar to \c{EXTERN} one. The difference
4969 is that the \c{EXTERN} keyword as of version 2.15 does not generate
4970 unknown symbols as that prevents using common header files, as it
4971 might cause the linker to pull in a bunch of unnecessary modules.
4973 If the old behavior is required, use \c{REQUIRED} keyword instead.
4976 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4978 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4979 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4980 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4981 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4982 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4984 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4985 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4986 \c{GLOBAL} directive. For example:
4988 \c global _main
4989 \c _main:
4990 \c         ; some code
4992 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4993 extensions by means of a colon. The ELF object format, for example,
4994 lets you specify whether global data items are functions or data:
4996 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4998 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4999 user-level form only in that it can take only one argument at a
5000 time.
5003 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
5005 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
5006 A common variable is much like a global variable declared in the
5007 uninitialized data section, so that
5009 \c common  intvar  4
5011 is similar in function to
5013 \c global  intvar
5014 \c section .bss
5016 \c intvar  resd    1
5018 The difference is that if more than one module defines the same
5019 common variable, then at link time those variables will be
5020 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
5021 at the same piece of memory.
5023 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
5024 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
5025 variables to be NEAR or FAR, and the ELF format allows you to specify
5026 the alignment requirements of a common variable:
5028 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
5029 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
5031 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
5032 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
5033 only one argument at a time.
5035 \H{static} \i\c{STATIC}: Local Symbols within Modules
5037 Opposite to \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, \c{STATIC} is local symbol, but
5038 should be named according to the global mangling rules (named by
5039 analogy with the C keyword \c{static} as applied to functions or
5040 global variables).
5042 \c static foo
5043 \c foo:
5044 \c          ; codes
5046 Unlike \c{GLOBAL}, \c{STATIC} does not allow object formats to accept
5047 private extensions mentioned in \k{global}.
5049 \H{mangling} \i\c{(G|L)PREFIX}, \i\c{(G|L)POSTFIX}: Mangling Symbols
5051 \c{PREFIX}, \c{GPREFIX}, \c{LPREFIX}, \c{POSTFIX}, \c{GPOSTFIX}, and
5052 \c{LPOSTFIX} directives can prepend or append a string to a certain
5053 type of symbols, normally to fit specific ABI conventions
5055 \b\c{PREFIX}|\c{GPREFIX}: Prepend the argument to all \c{EXTERN}
5056 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols.
5058 \b\c{LPREFIX}: Prepend the argument to all other symbols
5059 such as local labels and backend defined symbols.
5061 \b\c{POSTFIX}|\c{GPOSTFIX}: Append the argument to all \c{EXTERN}
5062 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols.
5064 \b\c{LPOSTFIX}: Append the argument to all other symbols
5065 such as local labels and backend defined symbols.
5067 These a macros implemented as pragmas, and using \c{%pragma} syntax
5068 can be restricted to specific backends (see \k{pragma}):
5070 \c %pragma macho lprefix L_
5072 Command line options are also available. See also \k{opt-pfix}.
5074 One example which supports many ABIs:
5076 \c ; The most common conventions
5077 \c %pragma output gprefix _
5078 \c %pragma output lprefix L_
5079 \c ; ELF uses a different convention
5080 \c %pragma elf    gprefix                       ; empty
5081 \c %pragma elf    lprefix .L
5083 Some toolchains is aware of a particular prefix for its own optimization
5084 options, such as code elimination. For instance, Mach-O backend has a
5085 linker that uses a simplistic naming scheme to chunk up sections into a
5086 meta section. When the \c{subsections_via_symbols} directive
5087 (\k{macho-ssvs}) is declared, each symbol is the start of a
5088 separate block. The meta section is, then, defined to include sections
5089 before the one that starts with a 'L'. \c{LPREFIX} is useful here to mark
5090 all local symbols with the 'L' prefix to be excluded to the meta section.
5091 It converts local symbols compatible with the particular toolchain.
5092 Note that local symbols declared with \c{STATIC} (\k{static})
5093 are excluded from the symbol mangling and also not marked as global.
5096 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
5098 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
5099 are available on the specified CPU.
5101 Options are:
5103 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
5105 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
5107 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
5109 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
5111 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
5113 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
5115 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
5117 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
5119 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
5121 \b\c{CPU P2}            Same as 686
5123 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
5125 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
5127 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
5129 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
5131 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
5133 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
5135 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
5137 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
5138 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
5139 instructions are available.
5142 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
5144 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
5145 denormals are supported.  The following options can be set to alter
5146 this behaviour:
5148 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
5150 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
5152 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
5154 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
5156 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
5158 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
5160 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
5162 The standard macros \i\c{__?FLOAT_DAZ?__}, \i\c{__?FLOAT_ROUND?__}, and
5163 \i\c{__?FLOAT?__} contain the current state, as long as the programmer
5164 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
5166 \c{__?FLOAT?__} contains the full set of floating-point settings; this
5167 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
5170 \H{asmdir-warning} \i\c{[WARNING]}: Enable or disable warnings
5172 The \c{[WARNING]} directive can be used to enable or disable classes
5173 of warnings in the same way as the \c{-w} option, see \k{opt-w} for
5174 more details about warning classes.
5176 \b \c{[warning +}\e{warning-class}\c{]} enables warnings for
5177    \e{warning-class}.
5179 \b \c{[warning -}\e{warning-class}\c{]} disables warnings for
5180    \e{warning-class}.
5182 \b \c{[warning *}\e{warning-class}\c{]} restores \e{warning-class} to
5183    the original value, either the default value or as specified on the
5184    command line.
5186 \b \c{[warning push]} saves the current warning state on a stack.
5188 \b \c{[warning pop]} restores the current warning state from the stack.
5190 The \c{[WARNING]} directive also accepts the \c{all}, \c{error} and
5191 \c{error=}\e{warning-class} specifiers.
5193 No "user form" (without the brackets) currently exists.
5196 \C{outfmt} \i{Output Formats}
5198 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
5199 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
5200 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
5201 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
5202 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
5203 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
5205 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
5206 output file based on the input file name and the chosen output
5207 format. This will be generated by removing the \i{extension}
5208 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
5209 name, and substituting an extension defined by the output format.
5210 The extensions are given with each format below.
5213 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
5215 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
5216 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
5217 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
5218 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
5219 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
5220 development.
5222 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
5223 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
5225 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
5226 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
5227 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
5228 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
5230 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
5231 leaves your file name as it is once the original extension has been
5232 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
5233 into a binary file called \c{binprog}.
5236 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
5238 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
5239 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
5240 directive is to specify the origin address which NASM will assume
5241 the program begins at when it is loaded into memory.
5243 For example, the following code will generate the longword
5244 \c{0x00000104}:
5246 \c         org     0x100
5247 \c         dd      label
5248 \c label:
5250 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
5251 which allows you to jump around in the object file and overwrite
5252 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
5253 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
5254 offset which is added to all internal address references within the
5255 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
5256 does. See \k{proborg} for further comments.
5259 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
5260 Directive\I{\c{SECTION}, \c{bin} extensions to}
5262 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
5263 directive to allow you to specify the alignment requirements of
5264 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
5265 end of the section-definition line. For example,
5267 \c section .data   align=16
5269 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
5270 aligned on a 16-byte boundary.
5272 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
5273 section start address must be forced to zero. The alignment value
5274 given may be any power of two.\I{section alignment, in
5275 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
5278 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
5280 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
5281 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
5283 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
5284 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
5285 of course).
5287 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
5288 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
5289 \i\c{start=}.
5291 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
5292 for the calculation of all memory references within that section
5293 with \i\c{vstart=}.
5295 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
5296 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
5297 start address.
5299 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
5300 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
5301 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
5303 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
5304 is directed by default into the \c{.text} section.
5306 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
5307 by default.
5309 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
5310 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
5311 has been specified.
5313 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
5314 alignment has been specified.
5316 \b Sections may not overlap.
5318 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
5319 which may be used in your code.
5321 \S{map}\i{Map Files}
5323 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
5324 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
5325 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
5326 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
5327 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
5328 brackets must be used.
5331 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
5333 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
5334 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
5335 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
5336 similar utilities.
5338 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
5339 the \c{ith} file format.
5341 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
5344 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
5346 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
5347 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
5348 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
5349 similar utilities.
5351 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
5352 the \c{srec} file format.
5354 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
5357 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
5359 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
5360 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
5361 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
5362 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
5364 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5366 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
5367 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
5368 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
5369 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
5370 file format.
5372 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
5373 can call your segments anything you like. Typical names for segments
5374 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
5376 If your source file contains code before specifying an explicit
5377 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
5378 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
5380 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
5381 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
5382 address of the segment. So, for example:
5384 \c segment data
5386 \c dvar:   dw      1234
5388 \c segment code
5390 \c function:
5391 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
5392 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
5393 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
5394 \c         ret
5396 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
5397 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
5398 like
5400 \c extern  foo
5402 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
5403 \c       mov   ds,ax
5404 \c       mov   ax,data               ; a different segment
5405 \c       mov   es,ax
5406 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
5407 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
5410 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
5411 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
5413 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
5414 directive to allow you to specify various properties of the segment
5415 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
5416 end of the segment-definition line. For example,
5418 \c segment code private align=16
5420 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
5421 segment, and requires that the portion of it described in this code
5422 module must be aligned on a 16-byte boundary.
5424 The available qualifiers are:
5426 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
5427 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
5428 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
5429 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
5430 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
5431 than stuck end-to-end.
5433 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
5434 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
5435 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
5436 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
5437 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
5438 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
5439 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
5440 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
5441 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
5443 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
5444 indicates to the linker that segments of the same class should be
5445 placed near each other in the output file. The class name can be any
5446 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
5448 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
5449 as an argument, and provides overlay information to an
5450 overlay-capable linker.
5452 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
5453 the effect of recording the choice in the object file and also
5454 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
5455 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
5457 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
5458 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
5459 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
5460 defines the group if it is not already defined.
5462 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
5463 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
5464 are currently known to make sensible use of this feature;
5465 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
5466 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
5467 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
5469 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
5470 class, no overlay, and \c{USE16}.
5473 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
5475 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
5476 single segment register can be used to refer to all the segments in
5477 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
5478 you can code
5480 \c segment data
5482 \c         ; some data
5484 \c segment bss
5486 \c         ; some uninitialized data
5488 \c group dgroup data bss
5490 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
5491 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
5492 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
5493 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
5494 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
5495 segment register.
5497 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
5498 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
5499 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
5500 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
5501 base rather than the segment base.
5503 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
5504 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5505 segment which is part of more than one group will default to being
5506 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5508 A group does not have to contain any segments; you can still make
5509 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5510 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5511 \c{FLAT} with no segments in it.
5514 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5516 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5517 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5518 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5519 segment, group and symbol names that are written to the object file
5520 to be forced to upper case just before being written. Within a
5521 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5522 be written entirely in upper case if desired.
5524 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5527 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5528 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5530 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5531 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5532 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5533 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5535 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5536 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5537 wish to import and the name of the library you wish to import it
5538 from. For example:
5540 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5542 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5543 known in the library you are importing it from, in case this is not
5544 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5545 once you have imported it. For example:
5547 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5550 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5551 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5553 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5554 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5555 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5556 using the \c{EXPORT} directive.
5558 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5559 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5560 optional second parameter (separated by white space from the first)
5561 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5562 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5563 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5564 off.
5566 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5567 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5568 space. If further parameters are given, the external name must also
5569 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5570 available attributes are:
5572 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5573 resident by the system loader. This is an optimization for
5574 frequently used symbols imported by name.
5576 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5577 does not make use of any initialized data.
5579 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5580 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5581 between 32-bit and 16-bit segments.
5583 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5584 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5585 the desired number.
5587 For example:
5589 \c     export  myfunc
5590 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5591 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5592 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5595 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5596 Point}
5598 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5599 define the program entry point, where execution will begin when the
5600 program is run. If the object file that defines the entry point is
5601 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5602 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5603 begin.
5606 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5607 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5609 If you declare an external symbol with the directive
5611 \c     extern  foo
5613 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5614 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5615 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5616 \c{foo} you will usually need to do something like
5618 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5619 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5620 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5622 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5623 is going to be accessible from a given segment or group, say
5624 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5625 simply code
5627 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5629 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5630 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5631 alternative form
5633 \c     extern  foo:wrt dgroup
5635 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5636 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5637 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5638 \c{foo wrt dgroup}.
5640 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5641 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5642 your program. It can also be applied to common variables: see
5643 \k{objcommon}.
5646 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5647 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5649 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5650 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5651 specify which your variables should be by the use of the syntax
5653 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5654 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5656 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5657 OMF specification says that they are declared as a number of
5658 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5659 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5660 five-byte elements or one ten-byte element.
5662 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5663 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5664 the variable size, to match when resolving common variables declared
5665 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5666 the element size on your far common variables. This is done by the
5667 following syntax:
5669 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5670 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5672 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5673 keyword is not required when an element size is specified, since
5674 only far commons may have element sizes at all. So the above
5675 declarations could equivalently be
5677 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5678 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5680 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5681 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5682 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5684 \c common  foo     10:wrt dgroup
5685 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5686 \c common  baz     24:wrt data:6
5689 \S{objdepend} Embedded File Dependency Information
5691 Since NASM 2.13.02, \c{obj} files contain embedded dependency file
5692 information.  To suppress the generation of dependencies, use
5694 \c %pragma obj nodepend
5697 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5699 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5700 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5701 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5702 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5704 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5706 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5707 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5708 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5709 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5710 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5711 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5712 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5713 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5716 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5717 Directive\I{SECTION, Windows extensions to}
5719 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5720 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5721 and properties of sections you declare. Section types and properties
5722 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5723 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5724 these qualifiers.
5726 The available qualifiers are:
5728 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5729 code section. This marks the section as readable and executable, but
5730 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5731 section is code.
5733 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5734 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5735 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5736 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5738 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5739 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5740 constants in it.
5742 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5743 which is not included in the executable file by the linker, but may
5744 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5745 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5746 linker to interpret the contents of the section as command-line
5747 options.
5749 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5750 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5751 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5752 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5753 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5754 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5755 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5756 for data (and BSS) sections.
5757 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5758 alignment), though the value does not matter.
5760 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5761 qualifiers are:
5763 \c section .text    code  align=16
5764 \c section .data    data  align=4
5765 \c section .rdata   rdata align=8
5766 \c section .bss     bss   align=4
5768 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5770 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5772 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5773 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5774 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5775 designated read-only table and have alleged entry point verified
5776 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5777 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5778 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5779 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5780 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5781 will not be performed for application in question. Table omission is by
5782 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5783 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5784 \c{/safeseh} command line option.
5786 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5787 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5788 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5790 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5792 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5794 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5795 line to source code:
5797 \c $@feat.00 equ 1
5799 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5800 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5801 developer would choose to assign another value in source file, it would
5802 still be perfectly possible.
5804 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5805 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5806 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5807 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5808 table." Its typical use would be:
5810 \c section .text
5811 \c extern  _MessageBoxA@16
5812 \c %if     __?NASM_VERSION_ID?__ >= 0x02030000
5813 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5814 \c %endif
5815 \c handler:
5816 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5817 \c         push    DWORD caption
5818 \c         push    DWORD text
5819 \c         push    DWORD 0
5820 \c         call    _MessageBoxA@16
5821 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5822 \c                         ; for exception handler
5823 \c         ret
5824 \c global  _main
5825 \c _main:
5826 \c         push    DWORD handler
5827 \c         push    DWORD [fs:0]
5828 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5829 \c         xor     eax,eax
5830 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5831 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5832 \c         add     esp,4
5833 \c         ret
5834 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5835 \c caption:db      'SEGV',0
5837 \c section .drectve info
5838 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5840 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5841 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5842 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5843 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5844 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5845 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5846 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5847 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5848 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5849 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5850 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5851 no notification is provided and user is left with no clue on what
5852 caused application failure.
5854 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5855 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5856 data for "safe exception handler table" causes no backward
5857 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5858 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5860 \S{codeview} Debugging formats for Windows
5861 \I{Windows debugging formats}
5863 The \c{win32} and \c{win64} formats support the Microsoft \i{CodeView
5864 debugging format}.  Currently CodeView version 8 format is supported
5865 (\i\c{cv8}), but newer versions of the CodeView debugger should be
5866 able to handle this format as well.
5869 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5871 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5872 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5873 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5874 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5875 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5877 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5879 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5880 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5881 references. Consider a switch dispatch table:
5883 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5884 \c         ...
5885 \c dsptch: dq      case0
5886 \c         dq      case1
5887 \c         ...
5889 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5890 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5892 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5894 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5896 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5897 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5899 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5900 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5901 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5902 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5903 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5904 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5905 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5906 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5907 But no worry, it's trivial to fix:
5909 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5910 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5911 \c         jmp     rbx
5912 \c         ...
5913 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5914 \c         dq      case1-dsptch
5915 \c         ...
5917 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5918 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5919 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5920 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5921 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5922 these image-relative references:
5924 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5925 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5926 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5927 \c         add     rbx,rax
5928 \c         jmp     rbx
5929 \c         ...
5930 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5931 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5933 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5934 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5935 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5936 become apparent in next paragraph.
5938 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5939 operand only:
5941 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5942 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5943 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5944 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5946 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5948 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5949 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5950 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5951 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5952 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5953 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5954 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5955 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5956 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5957 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5958 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5959 top of the stack.
5961 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5962 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5963 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5964 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5965 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5966 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5967 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5968 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5969 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5970 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5971 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5972 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5973 copying caller's return address to the top of stack and this would
5974 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5975 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5976 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5977 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5978 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5979 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5980 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5981 no, no trace of failure is left.
5983 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5984 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5985 is checked for presence of reference to custom language-specific
5986 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5987 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5988 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5989 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5990 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5991 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5992 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5993 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5994 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5995 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5996 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5997 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5998 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5999 terminating the application.
6001 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
6002 facilitate generation of above mentioned detailed information about
6003 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
6004 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
6005 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
6006 leaf function:
6008 \c default rel
6009 \c section .text
6010 \c extern  MessageBoxA
6011 \c handler:
6012 \c         sub     rsp,40
6013 \c         mov     rcx,0
6014 \c         lea     rdx,[text]
6015 \c         lea     r8,[caption]
6016 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
6017 \c         call    MessageBoxA
6018 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
6019 \c                         ; for exception handler
6020 \c         add     rsp,40
6021 \c         ret
6022 \c global  main
6023 \c main:
6024 \c         xor     rax,rax
6025 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
6026 \c         ret
6027 \c main_end:
6028 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
6029 \c caption:db      'SEGV',0
6031 \c section .pdata  rdata align=4
6032 \c         dd      main wrt ..imagebase
6033 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
6034 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
6035 \c section .xdata  rdata align=8
6036 \c xmain:  db      9,0,0,0
6037 \c         dd      handler wrt ..imagebase
6038 \c section .drectve info
6039 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
6041 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
6042 start and end addresses of function" along with reference to associated
6043 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
6044 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
6045 designated exception handler. References are \e{required} to be
6046 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
6047 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
6048 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
6049 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
6050 references, not only above listed required ones, placed into these two
6051 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
6052 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
6053 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
6054 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
6056 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
6057 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
6058 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
6059 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
6060 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
6061 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
6062 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
6063 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
6064 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
6065 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
6066 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
6067 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
6068 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
6069 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
6070 unwinding procedure. Consider following example:
6072 \c function:
6073 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
6074 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
6075 \c         push    rbx
6076 \c         push    rbp
6077 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
6078 \c         sub     r11,rcx
6079 \c         and     r11,-64
6080 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
6081 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
6082 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
6083 \c magic_point:
6084 \c         ...
6085 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
6086 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
6087 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
6088 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
6089 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
6090 \c         ret
6092 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
6093 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
6094 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
6095 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
6096 custom language-specific exception handler would look like this:
6098 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
6099 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
6100 \c {   ULONG64 *rsp;
6101 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
6102 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
6103 \c     else
6104 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
6105 \c         context->Rbp = rsp[-3];
6106 \c         context->Rbx = rsp[-2];
6107 \c         context->R15 = rsp[-1];
6108 \c     }
6109 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
6111 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
6112 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
6113 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
6114 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
6115 \c     return ExceptionContinueSearch;
6116 \c }
6118 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
6119 structure does not have to contain any information about stack frame
6120 and its layout.
6122 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
6124 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
6125 linking with the \i{DJGPP} linker.
6127 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6129 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
6130 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
6131 the \c{info} section type are not supported.
6133 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
6135 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces Mach-O
6136 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
6137 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
6139 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6141 \S{machosect} \c{macho} extensions to the \c{SECTION} Directive
6142 \I{SECTION, macho extensions to}
6144 The \c{macho} output format specifies section names in the format
6145 "\e{segment}\c{,}\e{section}".  No spaces are allowed around the
6146 comma.  The following flags can also be specified:
6148 \b \c{data} - this section contains initialized data items
6150 \b \c{code} - this section contains code exclusively
6152 \b \c{mixed} - this section contains both code and data
6154 \b \c{bss} - this section is uninitialized and filled with zero
6156 \b \c{zerofill} - same as \c{bss}
6158 \b \c{no_dead_strip} - inhibit dead code stripping for this section
6160 \b \c{live_support} - set the live support flag for this section
6162 \b \c{strip_static_syms} - strip static symbols for this section
6164 \b \c{debug} - this section contains debugging information
6166 \b \c{align=}\e{alignment} - specify section alignment
6168 The default is \c{data}, unless the section name is \c{__text} or
6169 \c{__bss} in which case the default is \c{text} or \c{bss},
6170 respectively.
6172 For compatibility with other Unix platforms, the following standard
6173 names are also supported:
6175 \c .text    = __TEXT,__text  text
6176 \c .rodata  = __DATA,__const data
6177 \c .data    = __DATA,__data  data
6178 \c .bss     = __DATA,__bss   bss
6180 If the \c{.rodata} section contains no relocations, it is instead put
6181 into the \c{__TEXT,__const} section unless this section has already
6182 been specified explicitly.  However, it is probably better to specify
6183 \c{__TEXT,__const} and \c{__DATA,__const} explicitly as appropriate.
6185 \S{machotls} \i{Thread Local Storage in Mach-O}\I{TLS}: \c{macho} special
6186 symbols and \i\c{WRT}
6188 Mach-O defines the following special symbols that can be used on the
6189 right-hand side of the \c{WRT} operator:
6191 \b \c{..tlvp} is used to specify access to thread-local storage.
6193 \b \c{..gotpcrel} is used to specify references to the Global Offset
6194    Table.  The GOT is supported in the \c{macho64} format only.
6196 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{subsections_via_symbols}
6198 The directive \c{subsections_via_symbols} sets the
6199 \c{MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS} flag in the Mach-O header, that effectively
6200 separates a block (or a subsection) based on a symbol. It is often used
6201 for eliminating dead codes by a linker.
6203 This directive takes no arguments.
6205 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
6206 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
6207 non-Mach-O builds of the same source code:
6209 \c      %pragma macho subsections_via_symbols
6211 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{no_dead_strip}
6213 The directive \c{no_dead_strip} sets the Mach-O \c{SH_NO_DEAD_STRIP}
6214 section flag on the section containing a a specific symbol.  This
6215 directive takes a list of symbols as its arguments.
6217 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
6218 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
6219 non-Mach-O builds of the same source code:
6221 \c      %pragma macho no_dead_strip symbol...
6223 \S{macho-pext} \c{macho} specific extensions to the \c{GLOBAL}
6224 Directive: \i\c{private_extern}
6226 The directive extension to \c{GLOBAL} marks the symbol with limited
6227 global scope. For example, you can specify the global symbol with
6228 this extension:
6230 \c global foo:private_extern
6231 \c foo:
6232 \c          ; codes
6234 Using with static linker will clear the private extern attribute.
6235 But linker option like \c{-keep_private_externs} can avoid it.
6237 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
6238 Format} Object Files
6240 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
6241 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
6242 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
6243 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. ELF provides a default output
6244 file-name extension of \c{.o}. \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
6246 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
6247 ABI with the CPU in 64-bit mode.
6249 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
6251 The ELF header specifies the application binary interface for the
6252 target operating system (OSABI).  This field can be set by using the
6253 \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
6254 system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX
6255 System V ABI" (0) which will work on most systems which support ELF.
6257 \S{elfsect} ELF extensions to the \c{SECTION} Directive
6258 \I{SECTION, ELF extensions to}
6260 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
6261 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
6262 and properties of sections you declare. Section types and properties
6263 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
6264 names}, but may still be
6265 overridden by these qualifiers.
6267 The available qualifiers are:
6269 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
6270 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
6271 which is not, such as an informational or comment section.
6273 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
6274 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
6275 which should not.
6277 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
6278 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
6279 not.
6281 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
6282 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
6283 example.
6285 \b \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
6286 contents given, such as a BSS section.
6288 \b \i\c{note} indicates that this section contains ELF notes. The
6289 content of ELF notes are specified using normal assembly instructions;
6290 it is up to the programmer to ensure these are valid ELF notes.
6292 \b \i\c{preinit_array} indicates that this section contains function
6293 addresses to be called before any other initialization has happened.
6295 \b \i\c{init_array} indicates that this section contains function
6296 addresses to be called during initialization.
6298 \b \i\c{fini_array} indicates that this section contains function
6299 pointers to be called during termination.
6301 \b \I{align, ELF attribute}\c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
6302 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
6303 requirements of the section.
6305 \b \c{byte}, \c{word}, \c{dword}, \c{qword}, \c{tword}, \c{oword},
6306 \c{yword}, or \c{zword} with an optional \c{*}\i{multiplier} specify
6307 the fundamental data item size for a section which contains either
6308 fixed-sized data structures or strings; it also sets a default
6309 alignment. This is generally used with the \c{strings} and \c{merge}
6310 attributes (see below.) For example \c{byte*4} defines a unit size of
6311 4 bytes, with a default alignment of 1; \c{dword} also defines a unit
6312 size of 4 bytes, but with a default alignment of 4. The \c{align=}
6313 attribute, if specified, overrides this default alignment.
6315 \b \I{pointer, ELF attribute}\c{pointer} is equivalent to \c{dword}
6316 for \c{elf32} or \c{elfx32}, and \c{qword} for \c{elf64}.
6318 \b \I{strings, ELF attribute}\c{strings} indicate that this section
6319 contains exclusively null-terminated strings. By default these are
6320 assumed to be byte strings, but a size specifier can be used to
6321 override that.
6323 \b \i\c{merge} indicates that duplicate data elements in this section
6324 should be merged with data elements from other object files. Data
6325 elements can be either fixed-sized objects or null-terminatedstrings
6326 (with the \c{strings} attribute.) A size specifier is required unless
6327 \c{strings} is specified, in which case the size defaults to \c{byte}.
6329 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
6330 thread local variables.
6332 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
6333 qualifiers are:
6335 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
6336 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
6338 \c section .text          progbits      alloc   exec    nowrite  align=16
6339 \c section .rodata        progbits      alloc   noexec  nowrite  align=4
6340 \c section .lrodata       progbits      alloc   noexec  nowrite  align=4
6341 \c section .data          progbits      alloc   noexec  write    align=4
6342 \c section .ldata         progbits      alloc   noexec  write    align=4
6343 \c section .bss           nobits        alloc   noexec  write    align=4
6344 \c section .lbss          nobits        alloc   noexec  write    align=4
6345 \c section .tdata         progbits      alloc   noexec  write    align=4   tls
6346 \c section .tbss          nobits        alloc   noexec  write    align=4   tls
6347 \c section .comment       progbits      noalloc noexec  nowrite  align=1
6348 \c section .preinit_array preinit_array alloc   noexec  nowrite  pointer
6349 \c section .init_array    init_array    alloc   noexec  nowrite  pointer
6350 \c section .fini_array    fini_array    alloc   noexec  nowrite  pointer
6351 \c section .note          note          noalloc noexec  nowrite  align=4
6352 \c section other          progbits      alloc   noexec  nowrite  align=1
6354 (Any section name other than those in the above table
6355  is treated by default like \c{other} in the above table.
6356  Please note that section names are case sensitive.)
6359 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: ELF Special
6360 Symbols and \i\c{WRT}
6362 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
6363 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
6364 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
6365 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
6366 types.
6368 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
6369 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
6370 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
6371 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
6373 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
6374 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
6375 beginning of the current section to the global offset table.
6376 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
6377 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
6378 result to get the real address of the GOT.
6380 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
6381 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
6382 the specified location, so that adding on the address of the GOT
6383 would give the real address of the location you wanted.
6385 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
6386 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6387 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
6388 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
6389 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
6390 address of the symbol.
6392 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
6393 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
6394 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
6395 only use this in contexts which would generate a PC-relative
6396 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
6397 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
6398 entries absolutely.
6400 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
6401 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
6402 relative to the start of the section and then adding on the offset
6403 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
6404 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
6405 peculiarity of the dynamic linker.
6407 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
6408 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
6410 \S{elftls} \i{Thread Local Storage in ELF}\I{TLS}: \c{elf} Special
6411 Symbols and \i\c{WRT}
6413 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
6414 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
6415 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6416 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
6417 of the symbol with code such as:
6419 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
6420 \c        mov  [gs:eax],ebx
6423 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
6424 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
6425 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6426 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
6427 of the symbol with code such as:
6429 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
6430 \c        mov   rcx,[fs:rax]
6433 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6434 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
6436 \c{ELF} object files can contain more information about a global
6437 symbol than just its address: they can contain the \I{symbols,
6438 specifying sizes}\I{size, of symbols}size of the symbol and its
6439 \I{symbols, specifying types}\I{type, of symbols}type as well. These
6440 are not merely debugger conveniences, but are actually necessary when
6441 the program being written is a \I{elf shared library}shared
6442 library. NASM therefore supports some extensions to the \c{GLOBAL}
6443 directive, allowing you to specify these features.
6445 You can specify whether a global variable is a function or a data
6446 object by suffixing the name with a colon and the word
6447 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
6448 \c{data}.) For example:
6450 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
6452 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
6453 \c{hashtable} as a data object.
6455 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
6456 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
6457 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
6458 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
6460 \c global   hashlookup:function hidden
6462 Since version 2.15, it is possible to specify symbols binding. The keywords
6463 are: \i\c{weak} to generate weak symbol or \i\c{strong}. The default is \i\c{strong}.
6465 You can also specify the size of the data associated with the
6466 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
6467 forward references) after the type specifier. Like this:
6469 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
6471 \c hashtable:
6472 \c         db this,that,theother  ; some data here
6473 \c .end:
6475 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
6476 place that information into the \c{ELF} symbol table.
6478 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
6479 writing shared library code. For more information, see
6480 \k{picglobal}.
6483 \S{elfextrn} \c{elf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6484 elf extensions to}\I{EXTERN, elf extensions to}
6486 Since version 2.15 it is possible to specify keyword \i\c{weak} to generate weak external
6487 reference. Example:
6489 \c extern weak_ref:weak
6492 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
6493 \I{COMMON, elf extensions to}
6495 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
6496 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
6497 common variables. This is done by putting a number (which must be a
6498 power of two) after the name and size of the common variable,
6499 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
6500 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
6502 \c common  dwordarray 128:4
6504 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
6505 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
6508 \S{elf16} 16-bit code and ELF
6509 \I{ELF, 16-bit code}
6511 Older versions of the \c{ELF32} specification did not provide
6512 relocations for 8- and 16-bit values. It is now part of the formal
6513 specification, and any new enough linker should support them.
6515 ELF has currently no support for segmented programming.
6517 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
6518 \I{ELF, debug formats}
6520 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
6521 Line number information is generated for all executable sections, but please
6522 note that only the ".text" section is executable by default.
6524 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
6526 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
6527 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
6528 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
6529 the magic number in the first four bytes of the file is
6530 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
6531 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
6532 implementation does not.
6534 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6536 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
6537 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
6538 extensions to any standard directives. It supports only the three
6539 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6542 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
6543 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
6545 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
6546 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
6547 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
6548 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
6549 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
6550 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
6551 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
6553 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6555 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
6556 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
6557 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
6558 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
6559 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
6561 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
6562 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
6563 this.
6566 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
6568 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
6569 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
6570 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
6571 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
6572 itself \c{a.out}.
6574 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
6575 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6577 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
6578 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
6579 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
6580 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
6581 only special symbol supported is \c{..start}.
6584 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
6585 Format}
6587 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
6588 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
6589 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
6590 format the internal structure of the assembler.
6592 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
6593 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
6594 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
6595 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
6597 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
6598 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
6599 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
6600 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
6601 execute an RDF executable under Linux.
6603 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
6604 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6607 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
6609 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
6610 library to be linked to the module, either at load time or run time.
6611 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
6612 which is the name of the module:
6614 \c     library  mylib.rdl
6617 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
6619 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
6620 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
6621 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
6622 of current module:
6624 \c     module  mymodname
6626 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
6627 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
6628 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
6630 \c     module  $kernel.core
6633 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6634 rdf extensions to}
6636 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6637 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6638 telling the linker do not strip it from target executable or library
6639 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6640 is a procedure (function) or data object.
6642 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6643 symbol exported:
6645 \c     global  sys_open:export
6647 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6648 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6650 \c     global  sys_open:export proc
6652 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6653 or \i\c{object} to the directive:
6655 \c     global  kernel_ticks:export data
6658 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6659 rdf extensions to}
6661 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6662 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6663 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6664 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6665 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6666 (function) or data object. For example:
6668 \c     library $libc
6669 \c     extern  _open:import
6670 \c     extern  _printf:import proc
6671 \c     extern  _errno:import data
6673 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6674 a hint as to where to find requested symbols.
6677 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6679 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6680 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6681 transactions between the main body of NASM and the output-format
6682 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6683 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6684 of the various requests the main program makes of the output driver,
6685 and in what order they happen.
6687 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6689 \c nasm -f dbg filename.asm
6691 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6692 However, this will not work well on files which were designed for a
6693 different object format, because each object format defines its own
6694 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6695 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6696 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6697 native object format selected:
6699 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6700 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6702 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6703 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6704 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6705 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6706 the final diagnostic output.
6708 This workaround will still typically not work for programs intended
6709 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6710 directives have side effects of defining the segment and group names
6711 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6712 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6713 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6714 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6716 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6717 them all to its output file.
6719 \c{dbg} accepts and logs any \c{%pragma}, but the specific
6720 \c{%pragma}:
6722 \c      %pragma dbg maxdump <size>
6724 where \c{<size>} is either a number or \c{unlimited}, can be used to
6725 control the maximum size for dumping the full contents of a
6726 \c{rawdata} output object.
6729 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6731 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6732 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6733 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6734 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6735 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6738 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6740 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6741 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6742 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6743 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6744 support the \c{.COM} format.
6746 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6747 format to produce one or more \i\c{.obj} files, and then linking
6748 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6749 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6750 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6751 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6752 Yann Guidon for contributing the code for this.
6754 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6755 future releases.
6758 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6760 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6761 by linking \c{.OBJ} files together.
6763 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6764 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6765 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6766 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6767 An LZH archiver can be found at
6768 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6769 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6770 sources) called \i{FREELINK}, available from
6771 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6772 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6773 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6774 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6775 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6777 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6778 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6779 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6780 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6781 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6782 field in the output file header; if more than one defines a start
6783 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6785 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6786 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6787 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6788 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6789 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6790 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6792 \c segment code
6794 \c ..start:
6795 \c         mov     ax,data
6796 \c         mov     ds,ax
6797 \c         mov     ax,stack
6798 \c         mov     ss,ax
6799 \c         mov     sp,stacktop
6801 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6802 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6803 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6804 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6805 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6806 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6807 execute on.
6809 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6810 beginning of this code, which means that will be the entry point
6811 into the resulting executable file.
6813 \c         mov     dx,hello
6814 \c         mov     ah,9
6815 \c         int     0x21
6817 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6818 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6819 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6820 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6822 \c         mov     ax,0x4c00
6823 \c         int     0x21
6825 This terminates the program using another DOS system call.
6827 \c segment data
6829 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6831 The data segment contains the string we want to display.
6833 \c segment stack stack
6834 \c         resb 64
6835 \c stacktop:
6837 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6838 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6839 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6840 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6841 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6842 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6843 type \c{STACK}.
6845 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6846 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6847 world' and then exit.
6850 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6852 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6853 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6854 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6855 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6856 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6857 \c{.EXE} files.
6859 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6860 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6861 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6863 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6864 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6865 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6866 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6867 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6868 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6869 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6870 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6871 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6873 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6874 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6875 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6876 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6877 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6878 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6879 explicitly issue one of your own.
6881 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6882 since this would require a relocation in the header, and things
6883 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6884 base by copying it out of \c{CS} instead.
6886 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6887 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6888 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6889 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6890 \c{EXE_stack 64}.
6892 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6893 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6894 \c{binexe.asm}.
6897 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6899 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6900 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6901 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6902 output format.
6905 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6907 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6908 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6909 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6910 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6911 like
6913 \c         org 100h
6915 \c section .text
6917 \c start:
6918 \c         ; put your code here
6920 \c section .data
6922 \c         ; put data items here
6924 \c section .bss
6926 \c         ; put uninitialized data here
6928 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6929 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6930 you want to and the code will still end up at the front of the file
6931 where it belongs.
6933 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6934 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6935 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6936 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6937 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6938 run.
6940 To assemble the above program, you should use a command line like
6942 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6944 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6945 explicit output file name were specified, so you have to override it
6946 and give the desired file name.
6949 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6951 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6952 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6953 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6954 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6955 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6956 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6957 file.
6959 If you do this, you need to take care of several things:
6961 \b The first object file containing code should start its code
6962 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6963 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6964 segment, so that the linker or converter program does not have to
6965 adjust address references within the file when generating the
6966 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6967 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6968 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6969 in MASM-compatible assemblers.
6971 \b You don't need to define a stack segment.
6973 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6974 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6975 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6976 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6979 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6981 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6982 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6983 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6984 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6985 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6986 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6987 your code segment.
6989 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6990 the various routines inside the driver which do the work. This
6991 structure should be defined at the start of the code segment, even
6992 though it is not actually code.
6994 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6995 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6996 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6997 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
7000 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
7002 This section covers the basics of writing assembly routines that
7003 call, or are called from, C programs. To do this, you would
7004 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
7005 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
7008 \S{16cunder} External Symbol Names
7010 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
7011 convention that the names of all global symbols (functions or data)
7012 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7013 appears in the C program. So, for example, the function a C
7014 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
7015 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
7016 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
7017 not have to worry about name clashes with C symbols.
7019 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
7020 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
7022 \c %macro  cglobal 1
7024 \c   global  _%1
7025 \c   %define %1 _%1
7027 \c %endmacro
7029 \c %macro  cextern 1
7031 \c   extern  _%1
7032 \c   %define %1 _%1
7034 \c %endmacro
7036 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
7037 \c{%rep} construct could solve this.)
7039 If you then declare an external like this:
7041 \c cextern printf
7043 then the macro will expand it as
7045 \c extern  _printf
7046 \c %define printf _printf
7048 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
7049 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
7051 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
7052 before defining the symbol in question, but you would have had to do
7053 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
7055 Also see \k{opt-pfix}.
7057 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
7059 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
7060 directly; you have to keep track yourself of which one you are
7061 writing for. This means you have to keep track of the following
7062 things:
7064 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
7065 functions are near. This means that function pointers, when stored
7066 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
7067 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
7068 never changes its value, and always gives the segment part of the
7069 full function address), and that functions are called using ordinary
7070 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
7071 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
7072 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
7073 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
7075 \b In models using more than one code segment (medium, large and
7076 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
7077 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
7078 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
7079 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
7080 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
7081 \c{CALL FAR} to call external routines.
7083 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
7084 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
7085 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
7086 segment part of the full data item address).
7088 \b In models using more than one data segment (compact, large and
7089 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
7090 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
7091 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
7092 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
7093 pointers you are passed.
7095 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
7096 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
7097 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
7098 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
7099 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
7101 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
7102 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
7103 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
7104 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
7105 and global data items can both be accessed easily without changing
7106 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
7107 segments. However, some memory models (though not the standard
7108 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
7109 same value to be removed. Be careful about functions' local
7110 variables in this latter case.
7112 In models with a single code segment, the segment is called
7113 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
7114 to be linked into the same place as the main code segment. In models
7115 with a single data segment, or with a default data segment, it is
7116 called \i\c{_DATA}.
7119 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
7121 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
7122 16-bit programs is as follows. In the following description, the
7123 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
7124 doing the calling and the function which gets called.
7126 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7127 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7128 argument specified to the function is pushed last).
7130 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
7131 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
7132 memory model.
7134 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7135 actually necessary, in functions which do not need to access their
7136 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
7137 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
7138 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
7139 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
7140 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
7141 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
7143 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
7144 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
7145 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
7146 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
7147 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
7148 a large-model (far) function, the segment part of the return address
7149 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
7150 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
7151 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
7152 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
7153 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
7154 parameters in reverse order means that the function knows where to
7155 find its first parameter, which tells it the number and type of the
7156 remaining ones.
7158 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
7159 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7160 accessible at negative offsets from \c{BP}.
7162 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7163 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
7164 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
7165 compiler) returned in \c{ST0}.
7167 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
7168 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7169 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
7170 memory model.
7172 \b When the caller regains control from the callee, the function
7173 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7174 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
7175 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7176 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7177 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7178 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7179 removing.
7181 It is instructive to compare this calling convention with that for
7182 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
7183 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
7184 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
7185 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
7186 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
7187 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
7188 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
7189 which means that a compiler can give better guarantees about
7190 sequence points without performance suffering.
7192 Thus, you would define a function in C style in the following way.
7193 The following example is for small model:
7195 \c global  _myfunc
7197 \c _myfunc:
7198 \c         push    bp
7199 \c         mov     bp,sp
7200 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
7201 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
7203 \c         ; some more code
7205 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
7206 \c         pop     bp
7207 \c         ret
7209 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
7210 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
7211 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
7212 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
7213 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
7214 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
7216 At the other end of the process, to call a C function from your
7217 assembly code, you would do something like this:
7219 \c extern  _printf
7221 \c       ; and then, further down...
7223 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
7224 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
7225 \c       call    _printf
7226 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
7228 \c       ; then those data items...
7230 \c segment _DATA
7232 \c myint         dw    1234
7233 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7235 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
7236 code
7238 \c     int myint = 1234;
7239 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7241 In large model, the function-call code might look more like this. In
7242 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
7243 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
7244 it first.
7246 \c       push    word [myint]
7247 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
7248 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
7249 \c       call    far _printf
7250 \c       add    sp,byte 6
7252 The integer value still takes up one word on the stack, since large
7253 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
7254 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
7255 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
7256 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
7257 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
7258 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
7259 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
7260 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
7261 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
7262 word of parameters.
7265 \S{16cdata} Accessing Data Items
7267 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7268 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7269 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7270 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7271 accessed from assembler as
7273 \c extern _i
7275 \c         mov ax,[_i]
7277 And to declare your own integer variable which C programs can access
7278 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7279 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7281 \c global  _j
7283 \c _j      dw      0
7285 To access a C array, you need to know the size of the components of
7286 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
7287 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7288 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
7289 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7290 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
7291 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
7292 \c{float}, and 8 for \c{double}.
7294 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7295 the base of the structure to the field you are interested in. You
7296 can either do this by converting the C structure definition into a
7297 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
7298 one offset and using just that.
7300 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7301 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7302 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
7303 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7304 Typically, you might find that a structure like
7306 \c struct {
7307 \c     char c;
7308 \c     int i;
7309 \c } foo;
7311 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
7312 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
7313 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
7314 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7315 out how your own compiler does it.
7318 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
7320 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
7321 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
7322 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7323 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7324 the work involved in keeping track of the calling convention.
7326 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
7327 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
7329 An example of an assembly function using the macro set is given
7330 here:
7332 \c proc    _nearproc
7334 \c %$i     arg
7335 \c %$j     arg
7336 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7337 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7338 \c         add     ax,[bx]
7340 \c endproc
7342 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
7343 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7344 integer. It returns \c{i + *j}.
7346 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7347 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7348 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7349 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7350 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7351 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7352 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7354 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
7355 compact-model code) by default. You can have it generate far
7356 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
7357 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
7358 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
7359 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
7360 dependency on whether data pointers are far or not.
7362 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7363 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
7364 many function parameters will be of type \c{int}.
7366 The large-model equivalent of the above function would look like this:
7368 \c %define FARCODE
7370 \c proc    _farproc
7372 \c %$i     arg
7373 \c %$j     arg     4
7374 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7375 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7376 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
7377 \c         add     ax,[bx]
7379 \c endproc
7381 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
7382 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
7383 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
7386 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
7388 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
7389 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
7391 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
7392 not required for Pascal.
7394 \b The memory model is always large: functions are far, data
7395 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
7396 (Actually, some functions are near, but only those functions that
7397 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
7398 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
7399 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
7400 data declared in a Pascal program goes into the default data
7401 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
7402 when control is passed to your assembly code. The only things that
7403 do not live in the default data segment are local variables (they
7404 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
7405 data \e{pointers}, however, are far.
7407 \b The function calling convention is different - described below.
7409 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
7411 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
7412 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
7413 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
7416 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
7418 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
7419 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
7420 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
7421 used to denote the function doing the calling and the function which
7422 gets called.
7424 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7425 after another, in normal order (left to right, so that the first
7426 argument specified to the function is pushed first).
7428 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
7429 control to the callee.
7431 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7432 actually necessary, in functions which do not need to access their
7433 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
7434 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
7435 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
7436 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
7437 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
7438 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7440 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
7441 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
7442 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
7443 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
7444 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
7445 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
7446 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
7448 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
7449 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7450 accessible at negative offsets from \c{BP}.
7452 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7453 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
7454 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
7455 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
7456 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
7457 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
7458 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
7459 places the returned string value at that location. The pointer is
7460 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
7461 \c{RETF} instruction.
7463 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
7464 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7465 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
7466 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
7467 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
7468 to be removed from the stack as a side effect of the return
7469 instruction.
7471 \b When the caller regains control from the callee, the function
7472 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
7473 do nothing further.
7475 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
7476 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
7478 \c global  myfunc
7480 \c myfunc: push    bp
7481 \c         mov     bp,sp
7482 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
7483 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
7484 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
7486 \c         ; some more code
7488 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
7489 \c         pop     bp
7490 \c         retf    4               ; total size of params is 4
7492 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
7493 assembly code, you would do something like this:
7495 \c extern  SomeFunc
7497 \c        ; and then, further down...
7499 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
7500 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
7501 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
7502 \c        call   far SomeFunc
7504 This is equivalent to the Pascal code
7506 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
7507 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
7510 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
7511 Name Restrictions
7513 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
7514 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
7515 reading and understanding the various information contained in a
7516 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
7517 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
7518 restrictions:
7520 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
7521 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
7523 \b initialized data must be in a segment whose name is either
7524 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
7526 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
7527 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
7529 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
7530 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
7533 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
7535 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
7536 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
7537 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
7538 definition ensures that functions are far (it implies
7539 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
7540 generated with an operand.
7542 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
7543 argument offsets; you must declare your function's arguments in
7544 reverse order. For example:
7546 \c %define PASCAL
7548 \c proc    _pascalproc
7550 \c %$j     arg 4
7551 \c %$i     arg
7552 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7553 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7554 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
7555 \c         add     ax,[bx]
7557 \c endproc
7559 This defines the same routine, conceptually, as the example in
7560 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
7561 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
7562 and the contents of the pointer. The only difference between this
7563 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
7564 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
7565 reverse order.
7568 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
7570 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
7571 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
7572 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
7573 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
7574 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
7575 shared libraries.
7577 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
7578 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
7579 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
7580 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
7581 address space no matter what segment you work relative to, and that
7582 you should ignore all segment registers completely. When writing
7583 flat-model application code, you never need to use a segment
7584 override or modify any segment register, and the code-section
7585 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
7586 space as the data-section addresses you access your variables by and
7587 the stack-section addresses you access local variables and procedure
7588 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
7589 offset part.
7592 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
7594 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
7595 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
7596 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
7599 \S{32cunder} External Symbol Names
7601 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
7602 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
7603 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7604 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
7605 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
7606 underscore on their assembly-language names.
7608 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
7609 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
7610 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
7611 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
7612 though, the leading underscore should not be used.
7614 See also \k{opt-pfix}.
7616 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
7618 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
7619 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
7620 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
7621 the function doing the calling and the function which gets called.
7623 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7624 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7625 argument specified to the function is pushed last).
7627 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
7628 control to the callee.
7630 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7631 actually necessary, in functions which do not need to access their
7632 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
7633 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
7634 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
7635 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
7636 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
7637 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7639 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7640 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7641 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7642 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7643 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7644 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7645 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7646 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7647 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7648 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7649 and type of the remaining ones.
7651 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7652 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7653 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7655 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7656 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7657 of the value. Floating-point results are typically returned in
7658 \c{ST0}.
7660 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7661 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7662 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7664 \b When the caller regains control from the callee, the function
7665 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7666 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7667 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7668 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7669 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7670 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7671 removing.
7673 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7674 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7675 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7676 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7677 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7678 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7679 still pushed in right-to-left order.
7681 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7683 \c global  _myfunc
7685 \c _myfunc:
7686 \c         push    ebp
7687 \c         mov     ebp,esp
7688 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7689 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7691 \c         ; some more code
7693 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7694 \c         ret
7696 At the other end of the process, to call a C function from your
7697 assembly code, you would do something like this:
7699 \c extern  _printf
7701 \c         ; and then, further down...
7703 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7704 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7705 \c         call    _printf
7706 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7708 \c         ; then those data items...
7710 \c segment _DATA
7712 \c myint       dd   1234
7713 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7715 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7717 \c     int myint = 1234;
7718 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7721 \S{32cdata} Accessing Data Items
7723 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7724 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7725 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7726 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7727 accessed from assembler as
7729 \c           extern _i
7730 \c           mov eax,[_i]
7732 And to declare your own integer variable which C programs can access
7733 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7734 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7736 \c           global _j
7737 \c _j        dd 0
7739 To access a C array, you need to know the size of the components of
7740 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7741 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7742 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7743 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7744 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7745 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7746 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7747 are also 4 bytes long.
7749 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7750 the base of the structure to the field you are interested in. You
7751 can either do this by converting the C structure definition into a
7752 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7753 one offset and using just that.
7755 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7756 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7757 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7758 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7759 Typically, you might find that a structure like
7761 \c struct {
7762 \c     char c;
7763 \c     int i;
7764 \c } foo;
7766 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7767 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7768 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7769 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7770 out how your own compiler does it.
7773 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7775 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7776 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7777 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7778 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7779 the work involved in keeping track of the calling convention.
7781 An example of an assembly function using the macro set is given
7782 here:
7784 \c proc    _proc32
7786 \c %$i     arg
7787 \c %$j     arg
7788 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7789 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7790 \c         add     eax,[ebx]
7792 \c endproc
7794 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7795 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7796 integer. It returns \c{i + *j}.
7798 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7799 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7800 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7801 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7802 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7803 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7804 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7806 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7807 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7808 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7811 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7812 Libraries}
7814 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7815 because it contains support for \i{position-independent code}
7816 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7817 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7818 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7820 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7821 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7822 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7823 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7825 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7826 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7827 of the running process. The contents of the library's code section
7828 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7830 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7831 this:
7833 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7835 Instead, the linker provides an area of memory called the
7836 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7837 constant distance from your library's code, so if you can find out
7838 where your library is loaded (which is typically done using a
7839 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7840 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7841 linker-generated entries in the GOT.
7843 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7844 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7845 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7846 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7847 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7848 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7851 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7853 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7854 external symbol:
7856 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7857 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7859 At the beginning of any function in your shared library which plans
7860 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7861 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7862 in this form:
7864 \c func:   push    ebp
7865 \c         mov     ebp,esp
7866 \c         push    ebx
7867 \c         call    .get_GOT
7868 \c .get_GOT:
7869 \c         pop     ebx
7870 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7872 \c         ; the function body comes here
7874 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7875 \c         mov     esp,ebp
7876 \c         pop     ebp
7877 \c         ret
7879 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7880 second leading underscore.)
7882 The first two lines of this function are simply the standard C
7883 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7884 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7885 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7886 libraries use this register to store the address of the GOT.
7888 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7889 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7890 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7891 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7892 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7893 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7894 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7895 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7896 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7897 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7898 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7899 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7900 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7901 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7902 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7903 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7905 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7906 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7907 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7909 \c %macro  get_GOT 0
7911 \c         call    %%getgot
7912 \c   %%getgot:
7913 \c         pop     ebx
7914 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7916 \c %endmacro
7918 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7920 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7921 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7922 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7923 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7924 way this works is like this:
7926 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7928 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7929 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7930 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7931 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7933 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7934 them, they are shared between code modules in the library, but do
7935 not get exported from the library to the program that loaded it.
7936 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7937 can access them in the same way as local variables, using the above
7938 \c{..gotoff} mechanism.
7940 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7941 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7942 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7945 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7947 If your library needs to get at an external variable (external to
7948 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7949 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7950 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7951 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7952 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7953 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7954 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7955 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7956 you would code
7958 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7960 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7961 linker, when it builds the shared library, collects together every
7962 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7963 has every necessary entry present.
7965 Common variables must also be accessed in this way.
7968 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7970 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7971 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7972 you have to give the size of the data item. This is because the
7973 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7974 entries for any exported functions, and also moves exported data
7975 items away from the library's data section in which they were
7976 declared.
7978 So to export a function to users of the library, you must use
7980 \c global  func:function           ; declare it as a function
7982 \c func:   push    ebp
7984 \c         ; etc.
7986 And to export a data item such as an array, you would have to code
7988 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7990 \c array:  resd    128
7991 \c .end:
7993 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7994 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7995 end up living in the data section of the main program, rather than
7996 in your library's data section, where you declared it. So you will
7997 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7998 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7999 effectively, it has become).
8001 Equally, if you need to store the address of an exported global in
8002 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
8003 sort of code:
8005 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
8007 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
8008 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
8009 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
8010 pointing at your data section instead of at the exported global
8011 which resides elsewhere.
8013 Instead of the above code, then, you must write
8015 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
8017 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
8018 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
8019 at that address, rather than just relocating by section base.
8021 Either method will work for functions: referring to one of your
8022 functions by means of
8024 \c funcptr:        dd      my_function
8026 will give the user the address of the code you wrote, whereas
8028 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
8030 will give the address of the procedure linkage table for the
8031 function, which is where the calling program will \e{believe} the
8032 function lives. Either address is a valid way to call the function.
8035 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
8037 Calling procedures outside your shared library has to be done by
8038 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
8039 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
8040 library code can make calls to the PLT in a position-independent
8041 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
8042 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
8043 in the main program can be transparently passed off to their real
8044 destinations.
8046 To call an external routine, you must use another special PIC
8047 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
8048 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
8049 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
8050 ..plt}.
8053 \S{link} Generating the Library File
8055 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
8056 you then generate your shared library with a command such as
8058 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
8059 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
8061 For ELF, if your shared library is going to reside in system
8062 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
8063 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
8064 library file name, with a version number, into the library:
8066 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
8068 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
8069 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
8072 \C{mixsize} Mixing 16- and 32-bit Code
8074 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
8075 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
8076 writing operating system code such as protected-mode initialization
8077 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
8078 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
8079 one, or jumps between different-size segments.
8082 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
8084 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
8085 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
8086 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
8087 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
8088 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
8089 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
8090 instruction you need, since everything before it can be done in pure
8091 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
8093 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
8094 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
8095 segment, so just coding, for example,
8097 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
8099 will not work, since the offset part of the address will be
8100 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
8101 one.
8103 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
8104 generate the required instruction by coding it manually, using
8105 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
8106 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
8108 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
8110 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
8111 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
8112 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
8113 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
8114 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
8115 segment to a 32-bit one.
8117 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
8118 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
8120 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
8122 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
8123 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
8124 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
8127 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
8128 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
8130 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
8131 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
8132 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
8133 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
8134 32-bit segment, or vice versa.
8136 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
8137 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
8138 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
8139 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
8141 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
8142 the address, since any effective address containing a 32-bit
8143 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
8145 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
8146 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
8148 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
8149 instruction and a register) if you already know the precise offset
8150 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
8151 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
8152 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
8154 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
8155 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
8157 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
8159 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
8160 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
8161 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
8163 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
8165 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
8166 which controls the size of the data stored at the address, with the
8167 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
8168 address itself. The two can quite easily be different:
8170 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
8172 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
8173 offset.
8175 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
8176 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
8178 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
8180 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
8181 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
8182 offset), and calls that address.
8185 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
8187 The other way you might want to access data might be using the
8188 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
8189 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
8190 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
8191 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
8193 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
8194 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
8195 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
8196 desired address into \c{ESI} and then code
8198 \c         a32     lodsb
8200 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
8201 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
8202 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
8203 corresponding \c{a16} prefix can be used.
8205 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
8206 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
8207 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
8208 instructions with implicit addressing:
8209 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
8210 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
8211 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
8212 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
8213 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
8214 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
8215 Also, the
8216 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
8217 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
8218 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
8219 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
8220 size from the code segment.
8222 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
8223 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
8224 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
8225 give the value of the segment register being manipulated. To force
8226 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
8227 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
8229 \c         o16 push    ss
8230 \c         o16 push    ds
8232 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
8233 registers into the space which would normally be consumed by pushing
8234 one.
8236 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
8237 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
8240 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
8242 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
8243 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
8244 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
8245 write position-independent code for shared libraries.
8247 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
8248 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
8249 registers, which still add their bases.
8251 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
8252 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
8253 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
8254 probably desirable to make that the default, using the directive
8255 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
8257 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
8258 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
8259 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
8260 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
8261 Please see the ABI documentation for your platform.
8263 64-bit platforms differ in the sizes of the C/C++ fundamental
8264 datatypes, not just from 32-bit platforms but from each other.  If a
8265 specific size data type is desired, it is probably best to use the
8266 types defined in the standard C header \c{<inttypes.h>}.
8268 All known 64-bit platforms except some embedded platforms require that
8269 the stack is 16-byte aligned at the entry to a function.  In order to
8270 enforce that, the stack pointer (\c{RSP}) needs to be aligned on an
8271 \c{odd} multiple of 8 bytes before the \c{CALL} instruction.
8273 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
8274 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
8275 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
8276 set to zero.
8278 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
8280 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
8281 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
8283 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
8284 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
8285 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
8286 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
8288 This is consistent with the AMD documentation and most other
8289 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
8290 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
8291 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
8292 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
8293 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
8294 can be used for this purpose.
8296 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
8298 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
8299 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
8300 immediates to 32 bits.
8302 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
8304 \c      MOV reg64,imm64
8306 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
8307 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
8308 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
8309 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
8310 immediate as \c{DWORD}:
8312 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
8313 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
8314 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
8315 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
8317 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
8319 If optimization is enabled and NASM can determine at assembly time
8320 that a shorter instruction will suffice, the shorter instruction will
8321 be emitted unless of course \c{STRICT QWORD} or \c{STRICT DWORD} is
8322 specified (see \k{strict}):
8324 \c      mov rax,1               ; Assembles as "mov eax,1" (5 bytes)
8325 \c      mov rax,strict qword 1  ; Full 10-byte instruction
8326 \c      mov rax,strict dword 1  ; 7-byte instruction
8327 \c      mov rax,symbol          ; 10 bytes, not known at assembly time
8328 \c      lea rax,[rel symbol]    ; 7 bytes, usually preferred by the ABI
8330 Note that \c{lea rax,[rel symbol]} is position-independent, whereas
8331 \c{mov rax,symbol} is not.  Most ABIs prefer or even require
8332 position-independent code in 64-bit mode.  However, the \c{MOV}
8333 instruction is able to reference a symbol anywhere in the 64-bit
8334 address space, whereas \c{LEA} is only able to access a symbol within
8335 within 2 GB of the instruction itself (see below.)
8337 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
8338 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
8339 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
8340 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
8341 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
8342 displacement size as \c{ABS QWORD}:
8344 \c      default abs
8346 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
8347 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
8348 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
8350 \c      default rel
8352 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
8353 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
8354 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
8355 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
8357 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
8358 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
8360 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
8362 On Unix, the 64-bit ABI as well as the x32 ABI (32-bit ABI with the
8363 CPU in 64-bit mode) is defined by the documents at:
8365 \W{http://www.nasm.us/abi/unix64}\c{http://www.nasm.us/abi/unix64}
8367 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
8368 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
8370 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
8371 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
8372 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
8373 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
8374 calls, and thus are available for use by the function without saving.
8376 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
8378 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
8379 double}, which is 80 bits (\c{TWORD}) on most platforms (Android is
8380 one exception; there \c{long double} is 64 bits and treated the same
8381 as \c{double}.)  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to
8382 \c{XMM7}; return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed
8383 on the stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
8385 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
8387 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
8389 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
8391 \c      void foo(long a, double b, int c)
8393 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
8395 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
8397 The Win64 ABI is described by the document at:
8399 \W{http://www.nasm.us/abi/win64}\c{http://www.nasm.us/abi/win64}
8401 What follows is a simplified summary.
8403 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
8404 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
8405 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
8406 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
8407 use by the function without saving.
8409 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
8411 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
8412 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
8413 return is \c{XMM0} only.
8415 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
8417 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
8419 \c      void foo(long long a, double b, int c)
8421 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
8423 \C{trouble} Troubleshooting
8425 This chapter describes some of the common problems that users have
8426 been known to encounter with NASM, and answers them.  If you think you
8427 have found a bug in NASM, please see \k{bugs}.
8430 \H{problems} Common Problems
8432 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
8434 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
8435 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
8436 deliberate design feature, connected to predictability of output:
8437 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
8438 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
8439 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
8440 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
8441 have NASM produce the more efficient code automatically enable
8442 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
8445 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
8447 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
8448 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
8449 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
8450 longer.
8452 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
8453 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
8454 type of processor the code it is generating will be run on; so it
8455 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
8456 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
8457 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
8458 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
8459 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
8460 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
8461 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
8462 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
8463 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
8466 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
8468 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
8469 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
8470 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
8471 sector, people who are used to MASM tend to code
8473 \c         ORG 0
8475 \c         ; some boot sector code
8477 \c         ORG 510
8478 \c         DW 0xAA55
8480 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
8481 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
8482 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
8484 \c         ORG 0
8486 \c         ; some boot sector code
8488 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8489 \c         DW 0xAA55
8491 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
8492 the output to move the assembly point up to 510. This method also
8493 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
8494 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
8495 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
8496 find out what's wrong with it.
8499 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
8501 The other common problem with the above code is people who write the
8502 \c{TIMES} line as
8504 \c         TIMES 510-$ DB 0
8506 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
8507 the difference between them is also a pure number and can happily be
8508 fed to \c{TIMES}.
8510 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
8511 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
8512 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
8513 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
8514 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
8515 information back to the expression evaluator. So from the
8516 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
8517 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
8518 is also not a pure number, but involves a section base. Values
8519 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
8521 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
8522 line in the form
8524 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8526 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
8527 and so their difference is a pure number. This will solve the
8528 problem and generate sensible code.
8530 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
8532                   The Netwide Disassembler, NDISASM
8534 \H{ndisintro} Introduction
8537 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
8538 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
8539 complete with a full instruction table, and not make as much use of
8540 it as possible, so here's a disassembler which shares the
8541 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
8543 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
8544 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
8545 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
8546 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
8547 disassembles.
8550 \H{ndisrun} Running NDISASM
8552 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
8554 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
8556 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
8557 provided of course that you remember to specify which it is to work
8558 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
8559 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
8561 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
8562 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
8563 summary of command line options.
8566 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
8568 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
8569 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
8570 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
8571 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
8572 this.
8574 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
8575 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
8576 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
8577 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
8578 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
8580 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
8582 \c        ndisasm -o100h filename.com
8584 will do the trick.
8587 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronization
8589 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
8590 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
8591 will faithfully plough through the data section, producing machine
8592 instructions wherever it can (although most of them will look
8593 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
8594 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
8595 Then it will reach the code section.
8597 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
8598 instruction from part of the data section, and its file position is
8599 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
8600 entirely possible that another spurious instruction will get
8601 generated, starting with the final byte of the data section, and
8602 then the correct first instruction in the code section will not be
8603 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
8604 ideal.
8606 To avoid this, you can specify a `\i{synchronization}' point, or indeed
8607 as many synchronization points as you like (although NDISASM can
8608 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8609 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8610 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8611 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8612 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8613 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8614 the instructions in your code section.
8616 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8617 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8618 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8621 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8623 rather than
8625 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8627 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8628 to, just by repeating the \c{-s} option.
8631 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronization
8632 \I\c{auto-sync}
8634 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8635 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8636 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8637 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8638 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8639 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8640 needed.
8642 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8643 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8644 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8645 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8647 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8648 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8649 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8650 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8651 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8652 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8653 processed, there isn't much it can do about it...)
8655 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8656 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8657 the register contains) or involves a segment address (in which case
8658 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8659 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8661 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8662 points in all the right places, and save you from having to place
8663 any sync points manually. However, it should be stressed that
8664 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8665 you may still have to place some manually.
8667 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8668 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8669 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8670 options.
8672 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8673 fluke, something in your data section should disassemble to a
8674 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8675 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8676 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8677 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8678 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8679 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8680 suppress disassembly of the data area.
8683 \S{ndisother} Other Options
8685 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8686 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8687 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8688 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8690 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8691 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8692 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8693 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8694 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8695 anyway.
8698 \A{inslist} \i{Instruction List}
8700 \H{inslistintro} Introduction
8702 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8703 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8704 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8705  when appropriate, one or more usage flags.
8707 \& inslist.src
8709 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8711 \& changes.src
8713 \A{source} Building NASM from Source
8715 The source code for NASM is available from our website,
8716 \W{http://www.nasm.us/}{http://wwww.nasm.us/}, see \k{website}.
8718 \H{tarball} Building from a Source Archive
8720 The source archives available on the web site should be capable of
8721 building on a number of platforms.  This is the recommended method for
8722 building NASM to support platforms for which executables are not
8723 available.
8725 On a system which has Unix shell (\c{sh}), run:
8727 \c      sh configure
8728 \c      make everything
8730 A number of options can be passed to \c{configure}; see
8731 \c{sh configure --help}.
8733 A set of Makefiles for some other environments are also available;
8734 please see the file \c{Mkfiles/README}.
8736 To build the installer for the Windows platform, you will need the
8737 \i\e{Nullsoft Scriptable Installer}, \i{NSIS}, installed.
8739 To build the documentation, you will need a set of additional tools.
8740 The documentation is not likely to be able to build on non-Unix
8741 systems.
8743 \H{git} Building from the \i\c{git} Repository
8745 The NASM development tree is kept in a source code repository using
8746 the \c{git} distributed source control system.  The link is available
8747 on the website.  This is recommended only to participate in the
8748 development of NASM or to assist with testing the development code.
8750 To build NASM from the \c{git} repository you will need a Perl
8751 interpreter and, if building on a Unix system, GNU autoconf installed
8752 on your system.
8754 To build on a Unix system, run:
8756 \c      sh autogen.sh
8758 to create the \c{configure} script and then build as listed above.
8760 \H{builddoc} Building the documentation
8762 To build the documentation, you will need a Perl interpreter, a
8763 Postscript to PDF converter such as Ghostscript, and suitable fonts
8764 installed on your system. The recommended (and default) fonts are
8765 Adobe's Source Sans and Source Code fonts, which are freely available
8766 under the SIL Open Font License.
8768 \A{contact} Contact Information
8770 \H{website} Website
8772 NASM has a \i{website} at
8773 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}.
8775 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
8776 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
8777 the official web site in source form as well as binaries for a number
8778 of common platforms.
8780 \S{forums} User Forums
8782 Users of NASM may find the Forums on the website useful.  These are,
8783 however, not frequented much by the developers of NASM, so they are
8784 not suitable for reporting bugs.
8786 \S{develcom} Development Community
8788 The development of NASM is coordinated primarily though the
8789 \i\c{nasm-devel} mailing list.  If you wish to participate in
8790 development of NASM, please join this mailing list.  Subscription
8791 links and archives of past posts are available on the website.
8793 \H{bugs} \i{Reporting Bugs}\I{bugs}
8795 To report bugs in NASM, please use the \i{bug tracker} at
8796 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/} (click on "Bug
8797 Tracker"), or if that fails then through one of the contacts in
8798 \k{website}.
8800 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
8801 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
8802 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
8803 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
8804 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
8805 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
8806 there.
8808 If you do report a bug, \e{please} make sure your bug report includes
8809 the following information:
8811 \b What operating system you're running NASM under.  Linux,
8812 FreeBSD, NetBSD, MacOS X, Win16, Win32, Win64, MS-DOS, OS/2, VMS,
8813 whatever.
8815 \b If you compiled your own executable from a source archive, compiled
8816 your own executable from \c{git}, used the standard distribution
8817 binaries from the website, or got an executable from somewhere else
8818 (e.g. a Linux distribution.) If you were using a locally built
8819 executable, try to reproduce the problem using one of the standard
8820 binaries, as this will make it easier for us to reproduce your problem
8821 prior to fixing it.
8823 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
8824 it. Give us the precise command line, and the contents of the
8825 \c{NASMENV} environment variable if any.
8827 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
8828 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
8829 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
8830 got, and the exact linker command line. If the problem involves
8831 linking against object files generated by a compiler, tell us what
8832 compiler, what version, and what command line or options you used.
8833 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
8834 with the command-line version of the compiler.)
8836 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
8837 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
8838 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
8839 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
8840 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
8841 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
8842 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
8843 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
8844 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
8845 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
8846 demonstrate the problem is much easier to work with than a
8847 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
8848 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
8850 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
8851 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
8852 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
8853 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
8854 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
8855 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
8856 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
8857 generating'; `the object file produced from this source code crashes
8858 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
8859 should be 77 instead'.
8861 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
8862 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
8863 generates the same file, or whether the problem is related to
8864 portability issues between our development platforms and yours. We
8865 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
8866 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
8867 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
8868 for us.
8870 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
8871 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
8872 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
8873 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
8874 differently from us.