doc: document packed BCD constants
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blobbd1a4b9cf4a8141fa1f76a4ca85943fb2e5f8d64
1 \#
2 \# Source code to NASM documentation
3 \#
4 \M{category}{Programming}
5 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
6 \M{year}{2008}
7 \M{author}{The NASM Development Team}
8 \M{license}{All rights reserved. This document is redistributable under the license given in the file "COPYING" distributed in the NASM archive.}
9 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
10 \M{infoname}{NASM}
11 \M{infofile}{nasm}
12 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
13 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
14 \IR{-D} \c{-D} option
15 \IR{-E} \c{-E} option
16 \IR{-F} \c{-F} option
17 \IR{-I} \c{-I} option
18 \IR{-M} \c{-M} option
19 \IR{-MD} \c{-MD} option
20 \IR{-MF} \c{-MF} option
21 \IR{-MG} \c{-MG} option
22 \IR{-MP} \c{-MP} option
23 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
24 \IR{-MT} \c{-MT} option
25 \IR{-On} \c{-On} option
26 \IR{-P} \c{-P} option
27 \IR{-U} \c{-U} option
28 \IR{-X} \c{-X} option
29 \IR{-a} \c{-a} option
30 \IR{-d} \c{-d} option
31 \IR{-e} \c{-e} option
32 \IR{-f} \c{-f} option
33 \IR{-g} \c{-g} option
34 \IR{-i} \c{-i} option
35 \IR{-l} \c{-l} option
36 \IR{-o} \c{-o} option
37 \IR{-p} \c{-p} option
38 \IR{-s} \c{-s} option
39 \IR{-u} \c{-u} option
40 \IR{-v} \c{-v} option
41 \IR{-w} \c{-w} option
42 \IR{-y} \c{-y} option
43 \IR{-Z} \c{-Z} option
44 \IR{!=} \c{!=} operator
45 \IR{$, here} \c{$}, Here token
46 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
47 \IR{$$} \c{$$} token
48 \IR{%} \c{%} operator
49 \IR{%%} \c{%%} operator
50 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
51 \IA{%-1}{%+1}
52 \IR{%0} \c{%0} parameter count
53 \IR{&} \c{&} operator
54 \IR{&&} \c{&&} operator
55 \IR{*} \c{*} operator
56 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
57 \IR{/} \c{/} operator
58 \IR{//} \c{//} operator
59 \IR{<} \c{<} operator
60 \IR{<<} \c{<<} operator
61 \IR{<=} \c{<=} operator
62 \IR{<>} \c{<>} operator
63 \IR{=} \c{=} operator
64 \IR{==} \c{==} operator
65 \IR{>} \c{>} operator
66 \IR{>=} \c{>=} operator
67 \IR{>>} \c{>>} operator
68 \IR{?} \c{?} MASM syntax
69 \IR{^} \c{^} operator
70 \IR{^^} \c{^^} operator
71 \IR{|} \c{|} operator
72 \IR{||} \c{||} operator
73 \IR{~} \c{~} operator
74 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
75 \IA{%$$}{%$}
76 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
77 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
78 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
79 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
80 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
81 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
82 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
83 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
84 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
85 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
86 variables
87 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
88 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
89 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
90 \IR{autoconf} Autoconf
91 \IR{bin} bin
92 \IR{bitwise and} bitwise AND
93 \IR{bitwise or} bitwise OR
94 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
95 \IR{block ifs} block IFs
96 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
97 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
98 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
99 \IR{bsd} BSD
100 \IR{c calling convention} C calling convention
101 \IR{c symbol names} C symbol names
102 \IA{critical expressions}{critical expression}
103 \IA{command line}{command-line}
104 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
105 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
106 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
107 \IA{character constants}{character constant}
108 \IR{common object file format} Common Object File Format
109 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
110 in \c{elf}
111 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
112 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
113 \IR{declaring structure} declaring structures
114 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
115 \IR{devpac} DevPac
116 \IR{djgpp} DJGPP
117 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
118 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
119 \IR{dos} DOS
120 \IR{dos archive} DOS archive
121 \IR{dos source archive} DOS source archive
122 \IA{effective address}{effective addresses}
123 \IA{effective-address}{effective addresses}
124 \IR{elf} ELF
125 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
126 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
127 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
128 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
129 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
130 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
131 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
132 \IR{freebsd} FreeBSD
133 \IR{freelink} FreeLink
134 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
135 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
136 convention
137 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
138 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
139 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
140 \IR{got} GOT
141 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
142 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
143 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
144 \IR{intel number formats} Intel number formats
145 \IR{linux, elf} Linux, ELF
146 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
147 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
148 \IR{logical and} logical AND
149 \IR{logical or} logical OR
150 \IR{logical xor} logical XOR
151 \IR{masm} MASM
152 \IA{memory reference}{memory references}
153 \IR{minix} Minix
154 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
155 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
156 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
157 \IR{mmx registers} MMX registers
158 \IA{modr/m}{modr/m byte}
159 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
160 \IR{ms-dos} MS-DOS
161 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
162 \IR{multipush} \c{multipush} macro
163 \IR{nan} NaN
164 \IR{nasm version} NASM version
165 \IR{netbsd} NetBSD
166 \IR{omf} OMF
167 \IR{openbsd} OpenBSD
168 \IR{operating system} operating system
169 \IR{os/2} OS/2
170 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
171 \IR{passes} passes, assembly
172 \IR{perl} Perl
173 \IR{pic} PIC
174 \IR{pharlap} PharLap
175 \IR{plt} PLT
176 \IR{plt} \c{PLT} relocations
177 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
178 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
179 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
180 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
181 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
182 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
183 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
184 Object File Format
185 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
186 \IA{repeating}{repeating code}
187 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
188 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
189 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
190 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
191 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
192 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
193 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
194 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
195 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
196 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
197 \IR{shift command} \c{shift} command
198 \IA{sib}{sib byte}
199 \IR{sib byte} SIB byte
200 \IR{solaris x86} Solaris x86
201 \IA{standard section names}{standardized section names}
202 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
203 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
204 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
205 \IR{tlink} \c{TLINK}
206 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
207 \IR{unicode} Unicode
208 \IR{unix} Unix
209 \IR{utf-8} UTF-8
210 \IR{utf-16} UTF-16
211 \IR{utf-32} UTF-32
212 \IA{sco unix}{unix, sco}
213 \IR{unix, sco} Unix, SCO
214 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
215 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
216 \IA{unix system v}{unix, system v}
217 \IR{unix, system v} Unix, System V
218 \IR{unixware} UnixWare
219 \IR{val} VAL
220 \IR{version number of nasm} version number of NASM
221 \IR{visual c++} Visual C++
222 \IR{www page} WWW page
223 \IR{win32} Win32
224 \IR{win32} Win64
225 \IR{windows} Windows
226 \IR{windows 95} Windows 95
227 \IR{windows nt} Windows NT
228 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
229 \# \IC{program entry point}{start point, program}
230 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
231 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
232 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
235 \C{intro} Introduction
237 \H{whatsnasm} What Is NASM?
239 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
240 for portability and modularity. It supports a range of object file
241 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
242 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
243 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
244 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
245 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
246 strong support for macros.
249 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
251 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
252 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
253 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
254 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
256 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
257 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
259 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
260 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
261 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
262 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
263 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
264 it (properly.)
266 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
267 doesn't seem to have much (or any) documentation.
269 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
270 DOS.
272 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
273 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
274 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
275 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
276 It's expensive too. And it's DOS-only.
278 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
279 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
280 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
281 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
282 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
283 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
284 Again.
287 \S{legal} License Conditions
289 Please see the file \c{COPYING}, supplied as part of any NASM
290 distribution archive, for the \i{license} conditions under which you
291 may use NASM.  NASM is now under the so-called GNU Lesser General
292 Public License, LGPL.
295 \H{contact} Contact Information
297 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
298 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
299 (see below for the link).
300 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
302 NASM has a \i{WWW page} at
303 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}. If it's
304 not there, google for us!
307 The original authors are \i{e\-mail}able as
308 \W{mailto:jules@dsf.org.uk}\c{jules@dsf.org.uk} and
309 \W{mailto:anakin@pobox.com}\c{anakin@pobox.com}.
310 The latter is no longer involved in the development team.
312 \i{New releases} of NASM are uploaded to the official sites
313 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}
314 and to
315 \W{ftp://ftp.kernel.org/pub/software/devel/nasm/}\i\c{ftp.kernel.org}
317 \W{ftp://ibiblio.org/pub/Linux/devel/lang/assemblers/}\i\c{ibiblio.org}.
319 Announcements are posted to
320 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
321 \W{news:alt.lang.asm}\i\c{alt.lang.asm} and
322 \W{news:comp.os.linux.announce}\i\c{comp.os.linux.announce}
324 If you want information about NASM beta releases, and the current
325 development status, please subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list
326 by registering at
327 \W{http://sourceforge.net/projects/nasm}\c{http://sourceforge.net/projects/nasm}.
330 \H{install} Installation
332 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
334 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
335 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
336 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
337 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
339 The archive will contain a set of executable files: the NASM
340 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
341 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
342 RDOFF file format.
344 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
345 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
346 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
347 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
348 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
349 under other versions of Windows as well.)
351 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
352 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
353 so you can delete it if you need to save space; however, you may
354 want to keep the documentation or test programs.
356 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
357 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
358 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
359 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
360 the source archive.
362 Note that a number of files are generated from other files by Perl
363 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
364 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
365 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
366 documentation. It is possible future source distributions may not
367 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
368 platforms, including DOS and Windows, are available from
369 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
372 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
374 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
375 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
376 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
377 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
378 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
380 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
381 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
382 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
383 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
384 accordingly.
386 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
387 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
388 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
389 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
390 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
391 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
392 install the programs yourself.
394 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
395 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
396 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
397 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
400 \C{running} Running NASM
402 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
404 To assemble a file, you issue a command of the form
406 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
408 For example,
410 \c nasm -f elf myfile.asm
412 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
414 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
416 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
418 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
419 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
420 to give a listing file name, for example:
422 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
424 To get further usage instructions from NASM, try typing
426 \c nasm -h
428 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
429 are.
431 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
432 or \c{ELF}, type
434 \c file nasm
436 (in the directory in which you put the NASM binary when you
437 installed it). If it says something like
439 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
441 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
442 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
444 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
446 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
447 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
448 and are rare these days.)
450 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
451 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
452 messages.
455 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
457 NASM will normally choose the name of your output file for you;
458 precisely how it does this is dependent on the object file format.
459 For Microsoft object file formats (\i\c{obj} and \i\c{win32}), it
460 will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
461 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
462 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\i\c{aout},
463 \i\c{coff}, \i\c{elf}, \i\c{macho} and \i\c{as86}) it will substitute \c{.o}. For
464 \i\c{rdf}, it will use \c{.rdf}, and for the \i\c{bin} format it
465 will simply remove the extension, so that \c{myfile.asm} produces
466 the output file \c{myfile}.
468 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
469 has the same name as the input file, in which case it will give a
470 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
472 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
473 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
474 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
475 with the name you wish for the output file, either with or without
476 an intervening space. For example:
478 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
479 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
481 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
482 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-On}.
485 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
487 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
488 output file format for you itself. In the distribution versions of
489 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
490 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
491 choose what you want the default to be.
493 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
494 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
496 A complete list of the available output file formats can be given by
497 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
500 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
502 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
503 optional space) by a file name, NASM will generate a
504 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
505 code are listed on the left, and the actual source code, with
506 expansions of multi-line macros (except those which specifically
507 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
508 right. For example:
510 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
512 If a list file is selected, you may turn off listing for a 
513 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
514 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user 
515 form" (without the brackets). This can be used to list only 
516 sections of interest, avoiding excessively long listings.
519 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
521 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
522 This can be redirected to a file for further processing. For example:
524 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
527 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
529 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
530 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
531 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
532 dependency list without a prefix.
535 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
537 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
538 output to a file, rather than to stdout.  For example:
540 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
543 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
545 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
546 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
547 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
548 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
549 updated dependencies with every assembly session.  For example:
551 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
554 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
556 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
557 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
558 specified by the \c{-o} option.
561 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
563 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
564 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
565 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
566 quotable in Make.
569 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
571 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
572 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
573 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
574 file has been removed.
577 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
579 This option is used to select the format of the debug information
580 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
581 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
582 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
583 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
584 if \c{-F} is specified.
586 A complete list of the available debug file formats for an output
587 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
588 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
590 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which 
591 is not built into NASM by default. For information on how
592 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
595 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
597 This option can be used to generate debugging information in the specified
598 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting 
599 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
600 If no debug information is currently implemented in the selected output 
601 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
604 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
606 This option can be used to select an error reporting format for any 
607 error messages that might be produced by NASM.
609 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
610 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is 
611 the default and looks like this:
613 \c filename.asm:65: error: specific error message 
615 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
616 error was detected, \c{65} is the source file line number on which 
617 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
618 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
619 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
621 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
622 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
624 \c filename.asm(65) : error: specific error message
626 where the only difference is that the line number is in parentheses
627 instead of being delimited by colons.  
629 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
631 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
633 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
634 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
635 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
636 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
637 example) you want to load them into an editor.
639 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
640 which causes errors to be sent to the specified files rather than
641 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
642 the errors into a file by typing
644 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
646 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
647 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
648 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
650 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
652 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
653 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
654 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
655 program, you can type:
657 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
659 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
662 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
664 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
665 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
666 search for the given file not only in the current directory, but also
667 in any directories specified on the command line by the use of the
668 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
669 library}, for example, by typing
671 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
673 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
674 optional).
676 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
677 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
678 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
679 prepended exactly as written to the name of the include file.
680 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
681 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
683 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
684 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
685 to search for the file \c{foobar.i}...)
687 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
688 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
689 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
690 \k{nasmenv}).
692 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
693 be specified as \c{-I}.
696 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
698 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
699 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
700 option. So running
702 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
704 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
705 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
707 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
708 option can also be specified as \c{-P}.
711 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
713 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
714 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
715 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
716 could code
718 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
720 as an alternative to placing the directive
722 \c %define FOO 100
724 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
725 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
726 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
727 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
728 \c{-dDEBUG}.
730 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
731 be specified as \c{-D}.
734 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
736 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
737 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
738 option specified earlier on the command lines.
740 For example, the following command line:
742 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
744 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
745 program. This is useful to override options specified at a different
746 point in a Makefile.
748 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
749 be specified as \c{-U}.
752 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
754 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
755 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
756 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
757 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
758 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
759 if the \c{-o} option is also used).
761 This option cannot be applied to programs which require the
762 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
763 which depend on the values of symbols: so code such as
765 \c %assign tablesize ($-tablestart)
767 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
769 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
770 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
771 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
773 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
775 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
776 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
777 completely and assume the compiler has already done it, to save time
778 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
779 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
780 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
783 \S{opt-On} The \i\c{-On} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}.
785 NASM defaults to being a two pass assembler. This means that if you
786 have a complex source file which needs more than 2 passes to assemble
787 optimally, you have to enable extra passes.
789 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out multiple passes.
790 The syntax is:
792 \b \c{-O0} strict two-pass assembly, JMP and Jcc are handled more
793         like v0.98, except that backward JMPs are short, if possible.
794         Immediate operands take their long forms if a short form is
795         not specified.
797 \b \c{-O1} strict two-pass assembly, but forward branches are assembled
798         with code guaranteed to reach; may produce larger code than
799         -O0, but will produce successful assembly more often if
800         branch offset sizes are not specified.
801         Additionally, immediate operands which will fit in a signed byte
802         are optimized, unless the long form is specified.
804 \b \c{-On} multi-pass optimization, minimize branch offsets; also will
805         minimize signed immediate bytes, overriding size specification
806         unless the \c{strict} keyword has been used (see \k{strict}).
807         The number specifies the maximum number of passes.  The more
808         passes, the better the code, but the slower is the assembly.
810 \b \c{-Ox} where \c{x} is the actual letter \c{x}, indicates to NASM
811         to do unlimited passes.
813 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
814 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
817 \S{opt-t} The \i\c{-t} option: Enable TASM Compatibility Mode
819 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
820 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
822 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
824 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
825 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
826 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
827 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
828 Note that you lose the ability to override the default address type for
829 the instruction.
831 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
832 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
833 \c{include}, \c{local})
835 \S{opt-w} The \i\c{-w} Option: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
837 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
838 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
839 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
840 conditions are reported like errors, but come up with the word
841 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
842 generating an output file and returning a success status to the
843 operating system.
845 Some conditions are even less severe than that: they are only
846 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
847 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
848 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
849 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
850 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
851 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
853 The \i{suppressible warning} classes are:
855 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
856 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
857 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
858 you might want to disable it.
860 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This 
861 warning class is enabled by default.
863 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
864 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
865 NASM does not warn about this somewhat obscure condition by default;
866 see \k{syntax} for an example of why you might want it to.
868 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
869 don't fit in 32 bits (for example, it's easy to type one too many Fs
870 and produce \c{0x7ffffffff} by mistake). This warning class is
871 enabled by default.
873 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations 
874 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this. 
875 This warning class is enabled by default.
877 \b In addition, warning classes may be enabled or disabled across 
878 sections of source code with \i\c{[warning +warning-name]} or 
879 \i\c{[warning -warning-name]}. No "user form" (without the 
880 brackets) exists. 
883 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
885 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
886 and the date on which it was compiled.
888 You will need the version number if you report a bug.
890 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
892 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available 
893 debug info formats for the given output format. The default format 
894 is indicated by an asterisk. For example:
896 \c nasm -f elf -y
898 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
899 \c   ('*' denotes default):
900 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
901 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
904 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
906 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append 
907 (respectively) the given argument to all \c{global} or
908 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix_} will prepend the 
909 underscore to all global and external variables, as C sometimes 
910 (but not always) likes it.
913 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
915 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
916 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
917 processed before the real command line. You can use this to define
918 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
919 options in the \c{NASMENV} variable.
921 The value of the variable is split up at white space, so that the
922 value \c{-s -ic:\\nasmlib} will be treated as two separate options.
923 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
924 what you might want, because it will be split at the space and the
925 NASM command-line processing will get confused by the two
926 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
928 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
929 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
930 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
931 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
932 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib} is equivalent to setting it to \c{-s
933 -ic:\\nasmlib}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
935 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
936 changed with version 0.98.31.
939 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
941 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
942 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
943 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
944 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
945 skipping this section.
948 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
950 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
951 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
952 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
953 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
954 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
955 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
956 will distinguish between labels differing only in case.
959 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
961 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
962 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
963 practical, for the user to look at a single line of NASM code
964 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
965 if you declare, for example,
967 \c foo     equ     1
968 \c bar     dw      2
970 then the two lines of code
972 \c         mov     ax,foo
973 \c         mov     ax,bar
975 generate completely different opcodes, despite having
976 identical-looking syntaxes.
978 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
979 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
980 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
981 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
982 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
983 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
984 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
985 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
987 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
988 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
989 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
990 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
991 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
992 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
994 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
995 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
996 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
997 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
998 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
999 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1000 \e{everything} is a label.
1002 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1003 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1004 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1005 portion outside square brackets and another portion inside. The
1006 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1007 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1010 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1012 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1013 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1014 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1015 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1016 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1017 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1018 \c{mov word [var],2}.
1020 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1021 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1022 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1023 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1024 the strings being manipulated.
1027 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1029 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1030 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1031 choose to put in your segment registers, and will never
1032 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1035 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1037 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1038 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1039 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1040 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1041 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1042 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1043 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1044 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1045 track of which external variable definitions are far and which are
1046 near.
1049 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1051 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1052 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1053 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1054 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1056 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1057 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1058 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1059 on a misunderstanding by the authors.
1062 \S{qsother} Other Differences
1064 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1065 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1067 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1068 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1069 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1070 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1071 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1072 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1073 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1075 In addition to all of this, macros and directives work completely
1076 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1077 details.
1080 \C{lang} The NASM Language
1082 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1084 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1085 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1086 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1088 \c label:    instruction operands        ; comment
1090 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1091 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1092 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1093 presence and nature of the instruction field.
1095 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1096 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1097 backslash-ended line.
1099 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1100 have white space before them, or instructions may have no space
1101 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1102 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1103 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1104 valid source line which does nothing but define a label. Running
1105 NASM with the command-line option
1106 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1107 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1109 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1110 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1111 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1112 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1113 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1114 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1115 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1116 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1117 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of 
1118 an identifier is 4095 characters.
1120 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1121 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1122 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1123 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1124 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1125 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \c{A16},
1126 \c{A32}, \c{O16} and \c{O32} are provided - one example of their use
1127 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1128 override}segment register as an instruction prefix: coding
1129 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1130 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1131 syntactic features of the language, but for instructions such as
1132 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1133 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1134 \c{es lodsb}.
1136 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1137 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1138 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1140 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1141 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1143 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1144 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1145 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1146 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1147 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1148 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1150 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1151 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1152 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1153 \# Details of
1154 \# all forms of each supported instruction are given in
1155 \# \k{iref}.
1156 For example, you can code:
1158 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1159 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1161 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1162 \c         fadd    to st1          ; so does this
1164 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1165 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1166 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1169 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1171 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1172 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1173 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1174 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1175 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1176 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1177 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1178 prefix.
1181 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1183 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1184 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1185 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1186 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1188 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1189 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1190 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1191 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1192 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1193 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1194 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1195 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1196 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1197 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1198 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1199 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1200 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1202 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1205 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1207 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1208 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1209 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1210 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1211 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1212 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1213 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1214 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1215 expression}: see \k{crit}.
1217 For example:
1219 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1220 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1221 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1222 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1224 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1226 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1227 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1228 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1229 directly into a game executable file. It can be called in one of
1230 these three ways:
1232 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1233 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1234 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1235 \c                                    ; actually include at most 512
1237 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1238 macro version searches for the file in the include file search path
1239 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1240 overridden if desired.
1243 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1245 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1246 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1247 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1248 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1249 example,
1251 \c message         db      'hello, world'
1252 \c msglen          equ     $-message
1254 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1255 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1256 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1257 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1258 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1259 and using the value of \c{$} at the point of reference. Note that
1260 the operand to an \c{EQU} is also a \i{critical expression}
1261 (\k{crit}).
1264 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1266 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1267 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1268 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1269 code
1271 \c zerobuf:        times 64 db 0
1273 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1274 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1275 \e{expression}, so you can do things like
1277 \c buffer: db      'hello, world'
1278 \c         times 64-$+buffer db ' '
1280 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1281 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1282 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1284 \c         times 100 movsb
1286 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1287 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1288 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1290 The operand to \c{TIMES}, like that of \c{EQU} and those of \c{RESB}
1291 and friends, is a critical expression (\k{crit}).
1293 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1294 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1295 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1296 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1297 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1300 \H{effaddr} Effective Addresses
1302 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1303 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1304 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1305 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1306 example:
1308 \c wordvar dw      123
1309 \c         mov     ax,[wordvar]
1310 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1311 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1313 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1314 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1316 More complicated effective addresses, such as those involving more
1317 than one register, work in exactly the same way:
1319 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1320 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1322 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1323 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1324 all right:
1326 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1327 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1329 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1330 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1331 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1332 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1333 generate the latter on the grounds that the former requires four
1334 bytes to store a zero offset.
1336 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1337 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1338 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1339 default segment registers.
1341 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1342 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1343 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1344 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1345 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1346 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1347 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1348 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1349 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1350 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1351 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1353 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1354 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1355 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1356 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1357 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1358 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1359 the offset to be lost.
1361 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1362 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1363 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1364 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1365 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1366 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1368 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1369 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1370 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1371 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1374 \H{const} \i{Constants}
1376 NASM understands four different types of constant: numeric,
1377 character, string and floating-point.
1380 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1382 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1383 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1384 suffix \c{H}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} for \i{hex}, \i{octal} and \i{binary},
1385 or you can prefix \c{0x} for hex in the style of C, or you can
1386 prefix \c{$} for hex in the style of Borland Pascal. Note, though,
1387 that the \I{$, prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on
1388 identifiers (see \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$}
1389 sign must have a digit after the \c{$} rather than a letter.
1391 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1392 up long strings.
1394 Some examples:
1396 \c         mov     ax,100          ; decimal
1397 \c         mov     ax,0a2h         ; hex
1398 \c         mov     ax,$0a2         ; hex again: the 0 is required
1399 \c         mov     ax,0xa2         ; hex yet again
1400 \c         mov     ax,777q         ; octal
1401 \c         mov     ax,777o         ; octal again
1402 \c         mov     ax,10010011b    ; binary
1403 \c         mov     ax,1001_0011b   ; same binary constant
1406 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1408 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1409 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1410 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1411 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1412 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1413 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1414 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1417 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1419 \c       \'          single quote (')
1420 \c       \"          double quote (")
1421 \c       \`          backquote (`)
1422 \c       \\\          backslash (\)
1423 \c       \?          question mark (?)
1424 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1425 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1426 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1427 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1428 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1429 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1430 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1431 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1432 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1433 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1434 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1435 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1437 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1438 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1439 sequence.
1441 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1442 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1444 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1445 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1446 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1449 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1451 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1452 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1454 A character constant with more than one byte will be arranged
1455 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1457 \c           mov eax,'abcd'
1459 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1460 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1461 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1462 the sense of character constants understood by the Pentium's
1463 \i\c{CPUID} instruction.
1466 \S{strconst} \i{String Constants}
1468 String constants are character strings used in the context of some
1469 pseudo-instructions, namely the
1470 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1471 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1472 certain preprocessor directives.
1474 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1475 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1476 for the conditions. So the following are equivalent:
1478 \c       db    'hello'               ; string constant
1479 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1481 And the following are also equivalent:
1483 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1484 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1485 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1487 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1488 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1489 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1490 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1491 or four-character constants are treated as strings when they are
1492 operands to \c{DW}, and so forth.
1494 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1496 The special operators \i\c{__utf16__} and \i\c{__utf32__} allows
1497 definition of Unicode strings.  They take a string in UTF-8 format and
1498 converts it to (littleendian) UTF-16 or UTF-32, respectively.
1500 For example:
1502 \c %define u(x) __utf16__(x)
1503 \c %define w(x) __utf32__(x)
1505 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1506 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1508 \c{__utf16__} and \c{__utf32__} can be applied either to strings
1509 passed to the \c{DB} family instructions, or to character constants in
1510 an expression context.  
1512 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1514 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1515 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1516 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1517 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1518 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1519 \i\c{__float128h__}.
1521 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1522 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1523 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1524 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1525 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.  NASM also
1526 support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x}, hexadecimal
1527 digits, period, optionally more hexadeximal digits, then optionally a
1528 \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent in decimal
1529 notation.
1531 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1532 floating-point constants as well.
1534 Some examples:
1536 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1537 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1538 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1539 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1540 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1541 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1542 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1543 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1544 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1545 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1546 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1548 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1549 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1550 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1551 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1552 called a "\i{minifloat}."
1554 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1555 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1556 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1557 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1558 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1559 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1560 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1561 floating-point number, respectively.
1563 For example:
1565 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1567 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1568 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1570 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1572 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1573 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1574 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1575 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1576 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1577 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1578 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1579 of floating-point routines, which would significantly increase the
1580 size of the assembler for very little benefit.
1582 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1583 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1584 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1585 respectively.  These are normally used as macros:
1587 \c %define Inf __Infinity__
1588 \c %define NaN __QNaN__
1590 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1592 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1594 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1595 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1596 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1598 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1599 digits.
1601 For example:
1603 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1604 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1605 \c       dt +0p33
1606 \c       dt 33p
1609 \H{expr} \i{Expressions}
1611 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1612 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1613 appropriate size.
1615 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1616 calculations to involve the current assembly position: the
1617 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1618 position at the beginning of the line containing the expression; so
1619 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1620 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1621 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1623 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1624 increasing order of \i{precedence}.
1627 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1629 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1630 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1631 arithmetic operator supported by NASM.
1634 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1636 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1639 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1641 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1644 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1646 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1647 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1648 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1649 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1650 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1653 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1654 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1656 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1657 subtraction.
1660 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1661 \i{Multiplication} and \i{Division}
1663 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1664 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1665 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1666 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1667 \i{signed modulo} operators respectively.
1669 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1670 operation of the signed modulo operator.
1672 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1673 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1674 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1677 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1678 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1680 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1681 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1682 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1683 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1684 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1685 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1688 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1690 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1691 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1692 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1693 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1695 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1696 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1697 the symbol makes sense. So the code
1699 \c         mov     ax,seg symbol
1700 \c         mov     es,ax
1701 \c         mov     bx,symbol
1703 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1705 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1706 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1707 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1708 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1709 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1711 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1712 \c         mov     es,ax
1713 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1715 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1716 pointer to the symbol \c{symbol}.
1718 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1719 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1720 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1721 could code either of
1723 \c         call    (seg procedure):procedure
1724 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1726 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1727 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1728 practice.)
1730 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1731 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1732 to \c{CALL} in these examples.
1734 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1735 must code
1737 \c         dw      symbol, seg symbol
1739 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1740 invent one using the macro processor.
1743 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1745 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1746 \k{opt-On}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1747 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD} or \c{YWORD}), but will
1748 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1749 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1750 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1751 in \c{BITS 16} mode,
1753 \c         push dword 33
1755 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1757 \c         push strict dword 33
1759 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1760 21 00 00 00}.
1762 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1763 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1766 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1768 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1769 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1770 called \e{Critical Expressions}.
1772 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1773 code and data, so that the second pass, when generating all the
1774 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1775 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1776 symbol declared after the code in question. For example,
1778 \c         times (label-$) db 0
1779 \c label:  db      'Where am I?'
1781 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1782 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1783 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1784 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1785 code
1787 \c         times (label-$+1) db 0
1788 \c label:  db      'NOW where am I?'
1790 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1791 wrong!
1793 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1794 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1795 value is required to be computable in the first pass, and which must
1796 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1797 the \c{TIMES} prefix is a critical expression; for the same reason,
1798 the arguments to the \i\c{RESB} family of pseudo-instructions are
1799 also critical expressions.
1801 Critical expressions can crop up in other contexts as well: consider
1802 the following code.
1804 \c                 mov     ax,symbol1
1805 \c symbol1         equ     symbol2
1806 \c symbol2:
1808 On the first pass, NASM cannot determine the value of \c{symbol1},
1809 because \c{symbol1} is defined to be equal to \c{symbol2} which NASM
1810 hasn't seen yet. On the second pass, therefore, when it encounters
1811 the line \c{mov ax,symbol1}, it is unable to generate the code for
1812 it because it still doesn't know the value of \c{symbol1}. On the
1813 next line, it would see the \i\c{EQU} again and be able to determine
1814 the value of \c{symbol1}, but by then it would be too late.
1816 NASM avoids this problem by defining the right-hand side of an
1817 \c{EQU} statement to be a critical expression, so the definition of
1818 \c{symbol1} would be rejected in the first pass.
1820 There is a related issue involving \i{forward references}: consider
1821 this code fragment.
1823 \c         mov     eax,[ebx+offset]
1824 \c offset  equ     10
1826 NASM, on pass one, must calculate the size of the instruction \c{mov
1827 eax,[ebx+offset]} without knowing the value of \c{offset}. It has no
1828 way of knowing that \c{offset} is small enough to fit into a
1829 one-byte offset field and that it could therefore get away with
1830 generating a shorter form of the \i{effective-address} encoding; for
1831 all it knows, in pass one, \c{offset} could be a symbol in the code
1832 segment, and it might need the full four-byte form. So it is forced
1833 to compute the size of the instruction to accommodate a four-byte
1834 address part. In pass two, having made this decision, it is now
1835 forced to honour it and keep the instruction large, so the code
1836 generated in this case is not as small as it could have been. This
1837 problem can be solved by defining \c{offset} before using it, or by
1838 forcing byte size in the effective address by coding \c{[byte
1839 ebx+offset]}.
1841 Note that use of the \c{-On} switch (with n>=2) makes some of the above
1842 no longer true (see \k{opt-On}).
1844 \H{locallab} \i{Local Labels}
1846 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1847 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1848 label, which means that it is associated with the previous non-local
1849 label. So, for example:
1851 \c label1  ; some code
1853 \c .loop
1854 \c         ; some more code
1856 \c         jne     .loop
1857 \c         ret
1859 \c label2  ; some code
1861 \c .loop
1862 \c         ; some more code
1864 \c         jne     .loop
1865 \c         ret
1867 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1868 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1869 are kept separate by virtue of each being associated with the
1870 previous non-local label.
1872 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1873 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1874 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1875 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1876 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1877 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1878 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1879 to, you could write
1881 \c label3  ; some more code
1882 \c         ; and some more
1884 \c         jmp label1.loop
1886 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1887 define a label which can be referenced from anywhere but which
1888 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1889 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1890 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1891 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1892 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1893 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1894 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1895 to the local label mechanism. So you could code
1897 \c label1:                         ; a non-local label
1898 \c .local:                         ; this is really label1.local
1899 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1900 \c label2:                         ; another non-local label
1901 \c .local:                         ; this is really label2.local
1903 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1905 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1906 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1907 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}).
1910 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1912 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1913 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1914 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1915 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1916 sign.
1918 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1919 character into a single line.  Thus:
1921 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1922 \c         THIS_VALUE
1924 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1925 sequence.
1927 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1929 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1931 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1932 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1933 things like
1935 \c %define ctrl    0x1F &
1936 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1938 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1940 which will expand to
1942 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1944 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1945 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1946 not at definition time. Thus the code
1948 \c %define a(x)    1+b(x)
1949 \c %define b(x)    2*x
1951 \c         mov     ax,a(8)
1953 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1954 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1956 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1957 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1958 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1959 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1960 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1961 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1962 \c{bar}.
1964 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1965 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
1966 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
1967 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
1968 Hence, if you code
1970 \c %define a(x)    1+a(x)
1972 \c         mov     ax,a(3)
1974 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
1975 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
1976 for an example of its use.
1978 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
1979 macros: if you write
1981 \c %define foo(x)   1+x
1982 \c %define foo(x,y) 1+x*y
1984 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
1985 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
1986 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
1987 you define
1989 \c %define foo bar
1991 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
1992 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
1993 \e{with} parameters, and vice versa.
1995 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
1996 perfectly well define a macro with
1998 \c %define foo bar
2000 and then re-define it later in the same source file with
2002 \c %define foo baz
2004 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2005 according to the most recent definition. This is particularly useful
2006 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2008 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2009 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2012 \S{xdefine} Enhancing \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2014 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2015 time that it is embedded, as opposed to when the calling macro is
2016 expanded, you need a different mechanism to the one offered by
2017 \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or it's
2018 \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2020 Suppose you have the following code:
2022 \c %define  isTrue  1
2023 \c %define  isFalse isTrue
2024 \c %define  isTrue  0
2026 \c val1:    db      isFalse
2028 \c %define  isTrue  1
2030 \c val2:    db      isFalse
2032 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2033 This is because, when a single-line macro is defined using
2034 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2035 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2036 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2037 time it is 1.
2039 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2040 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2041 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2043 \c %xdefine isTrue  1
2044 \c %xdefine isFalse isTrue
2045 \c %xdefine isTrue  0
2047 \c val1:    db      isFalse
2049 \c %xdefine isTrue  1
2051 \c val2:    db      isFalse
2053 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2054 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2055 the time that \c{isFalse} was defined.
2058 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2060 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2061 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2062 several similar macros that perform similar functions.
2064 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2065 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2067 As an example, consider the following:
2069 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2071 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2072 \c         .COM1addr       RESW    1
2073 \c         .COM2addr       RESW    1
2074 \c         ; ..and so on
2075 \c endstruc
2077 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2078 we can end up with:
2080 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2081 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2083 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2084 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2086 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2088 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2090 Now the above code can be written as:
2092 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2093 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2095 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2096 in turn, reduce typing errors).
2099 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2101 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2102 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2103 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2104 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2105 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2106 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2108 For example:
2110 \c %idefine Foo mov %?,%??
2112 \c         foo
2113 \c         FOO
2115 will expand to:
2117 \c         mov foo,Foo
2118 \c         mov FOO,Foo
2120 The sequence:
2122 \c %idefine keyword $%?
2124 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2125 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2127 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2129 \S{undef} Undefining Macros: \i\c{%undef}
2131 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} command.  For
2132 example, the following sequence:
2134 \c %define foo bar
2135 \c %undef  foo
2137 \c         mov     eax, foo
2139 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2140 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2142 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2143 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2144 \k{opt-u}.
2147 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2149 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2150 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2151 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2152 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2154 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2155 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2156 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2157 \c{%assign} directive is processed.
2159 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2160 later, so you can do things like
2162 \c %assign i i+1
2164 to increment the numeric value of a macro.
2166 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2167 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2168 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2170 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2171 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2172 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2173 involving a register).
2176 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2178 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2179 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2180 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2181 before definition.
2183 For example:
2185 \c %defstr test TEST
2187 is equivalent to
2189 \c %define test 'TEST'
2191 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2192 \k{getenv}):
2194 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2197 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2199 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2200 supports two simple string handling macro operators from which
2201 more complex operations can be constructed.
2203 All the string operators define or redefine a value (either a string
2204 or a numeric value) to a single-line macro.
2206 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2208 The \{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2209 a single-line macro.  In doing so, it may change the type of quotes
2210 and possibly use \c{\}-escapes inside \c{`}-quoted strings in order to
2211 make sure the string is still a valid quoted string.
2213 For example:
2215 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2217 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2218 Similarly:
2220 \c %strcat beta '"', "'"
2222 ... would assign the value \c{`"'`} to \c{beta}.
2224 The use of commas to separate strings are permitted but optional.
2227 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2229 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2230 For example:
2232 \c %strlen charcnt 'my string'
2234 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2235 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2236 was a literal string but it could also have been a single-line
2237 macro that expands to a string, as in the following example:
2239 \c %define sometext 'my string'
2240 \c %strlen charcnt sometext
2242 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2243 assigned the value of 9.
2246 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2248 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2249 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2250 than the description:
2252 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2253 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2254 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2255 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2256 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2257 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2259 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2260 single-line macro to be created and the second is the string. The
2261 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2262 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2263 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2264 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2265 values out of range result in an empty string.  A negative length
2266 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2267 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2270 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2272 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2273 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2274 this.
2276 \c %macro  prologue 1
2278 \c         push    ebp
2279 \c         mov     ebp,esp
2280 \c         sub     esp,%1
2282 \c %endmacro
2284 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2285 invoke the macro with a call such as
2287 \c myfunc:   prologue 12
2289 which would expand to the three lines of code
2291 \c myfunc: push    ebp
2292 \c         mov     ebp,esp
2293 \c         sub     esp,12
2295 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2296 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2297 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2298 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2299 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2300 \c{%3} and so on.
2302 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2303 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2305 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2306 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2307 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2308 things like
2310 \c %macro  silly 2
2312 \c     %2: db      %1
2314 \c %endmacro
2316 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2317 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2318 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2321 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2323 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2324 defining the same macro name several times with different numbers of
2325 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2326 parameters at all. So you could define
2328 \c %macro  prologue 0
2330 \c         push    ebp
2331 \c         mov     ebp,esp
2333 \c %endmacro
2335 to define an alternative form of the function prologue which
2336 allocates no local stack space.
2338 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2339 instruction; for example, you might want to define
2341 \c %macro  push 2
2343 \c         push    %1
2344 \c         push    %2
2346 \c %endmacro
2348 so that you could code
2350 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2351 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2353 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2354 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2355 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2356 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2357 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2358 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2361 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2363 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2364 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2365 calling the same macro multiple times will use a different label
2366 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2367 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2368 flag is set by doing this:
2370 \c %macro  retz 0
2372 \c         jnz     %%skip
2373 \c         ret
2374 \c     %%skip:
2376 \c %endmacro
2378 You can call this macro as many times as you want, and every time
2379 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2380 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2381 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2382 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2383 interfering with the local label mechanism, as described in
2384 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2385 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2386 they interfere with macro-local labels.
2389 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2391 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2392 command line into one parameter definition, possibly after
2393 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2394 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2395 you might want to be able to write
2397 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2399 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2400 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2401 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2402 the last defined one along with the separating commas. So if you
2403 code:
2405 \c %macro  writefile 2+
2407 \c         jmp     %%endstr
2408 \c   %%str:        db      %2
2409 \c   %%endstr:
2410 \c         mov     dx,%%str
2411 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2412 \c         mov     bx,%1
2413 \c         mov     ah,0x40
2414 \c         int     0x21
2416 \c %endmacro
2418 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2419 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2420 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2421 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2422 \c{db}.
2424 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2425 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2426 \c{%macro} line.
2428 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2429 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2430 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2431 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2432 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2433 into account when overloading macros, and will not allow you to
2434 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2435 example).
2437 Of course, the above macro could have been implemented as a
2438 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2439 look like
2441 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2443 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2444 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2445 definition.
2447 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2450 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2452 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2453 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2454 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2456 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2458 \c         writefile 2,%1
2459 \c         mov     ax,0x4c01
2460 \c         int     0x21
2462 \c %endmacro
2464 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2465 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2466 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2467 called with no parameters, in which case it will use the default
2468 error message supplied in the macro definition.
2470 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2471 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2472 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2473 optional ones. So if a macro definition began with the line
2475 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2477 then it could be called with between one and three parameters, and
2478 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2479 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2480 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2482 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2483 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2484 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2485 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2486 parameters were really passed to the macro call.
2488 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2489 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2490 and more useful, by changing the first line of the definition to
2492 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2494 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2495 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2496 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2499 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2501 For a macro which can take a variable number of parameters, the
2502 parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2503 number of parameters passed to the macro. This can be used as an
2504 argument to \c{%rep} (see \k{rep}) in order to iterate through all
2505 the parameters of a macro. Examples are given in \k{rotate}.
2508 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2510 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2511 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2512 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2513 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2514 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2515 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2517 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2518 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2519 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2520 argument list reappear on the right, and vice versa.
2522 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2523 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2524 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2525 parameters are rotated to the right.
2527 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2528 restore a set of registers might work as follows:
2530 \c %macro  multipush 1-*
2532 \c   %rep  %0
2533 \c         push    %1
2534 \c   %rotate 1
2535 \c   %endrep
2537 \c %endmacro
2539 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2540 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2541 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2542 one place to the left, so that the original second argument is now
2543 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2544 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2545 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2547 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2548 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2549 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2551 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2552 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2553 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2554 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2555 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2556 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2557 order from the one in which they were pushed.
2559 This can be done by the following definition:
2561 \c %macro  multipop 1-*
2563 \c   %rep %0
2564 \c   %rotate -1
2565 \c         pop     %1
2566 \c   %endrep
2568 \c %endmacro
2570 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2571 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2572 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2573 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2574 iterated through in reverse order.
2577 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2579 NASM can concatenate macro parameters on to other text surrounding
2580 them. This allows you to declare a family of symbols, for example,
2581 in a macro definition. If, for example, you wanted to generate a
2582 table of key codes along with offsets into the table, you could code
2583 something like
2585 \c %macro keytab_entry 2
2587 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2588 \c                 db      %2
2590 \c %endmacro
2592 \c keytab:
2593 \c           keytab_entry F1,128+1
2594 \c           keytab_entry F2,128+2
2595 \c           keytab_entry Return,13
2597 which would expand to
2599 \c keytab:
2600 \c keyposF1        equ     $-keytab
2601 \c                 db     128+1
2602 \c keyposF2        equ     $-keytab
2603 \c                 db      128+2
2604 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2605 \c                 db      13
2607 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2608 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2610 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2611 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2612 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2613 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2614 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2615 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2616 (literal text to be concatenated to the parameter).
2618 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2619 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2620 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2621 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2622 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2623 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2624 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2625 real names of macro-local labels means that the two usages
2626 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2627 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2630 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2632 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2633 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2634 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2635 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2636 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2637 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2638 condition code.
2640 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2641 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2642 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2643 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2645 \c %macro  retc 1
2647 \c         j%-1    %%skip
2648 \c         ret
2649 \c   %%skip:
2651 \c %endmacro
2653 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2654 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2655 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2656 \c{JPE}.
2658 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2659 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2660 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2661 because no inverse condition code exists.
2664 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2666 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2667 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2668 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2669 see which instructions in the macro expansion are generating what
2670 code; however, for some macros this clutters the listing up
2671 unnecessarily.
2673 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2674 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2675 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2676 the number of parameters, like this:
2678 \c %macro foo 1.nolist
2680 Or like this:
2682 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2684 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2686 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2687 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2688 syntax of this feature looks like this:
2690 \c %if<condition>
2691 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2692 \c %elif<condition2>
2693 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2694 \c %else
2695 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2696 \c %endif
2698 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2700 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2701 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2703 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2704 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2705 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2706 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2708 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2709 single-line macro existence}
2711 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2712 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2713 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2714 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2716 For example, when debugging a program, you might want to write code
2717 such as
2719 \c           ; perform some function
2720 \c %ifdef DEBUG
2721 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2722 \c %endif
2723 \c           ; go and do something else
2725 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2726 version of the program which produced debugging messages, and remove
2727 the option to generate the final release version of the program.
2729 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2730 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2731 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2732 \i\c{%elifndef}.
2735 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2736 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2738 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2739 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2741 For example, you may be working with a large project and not have control
2742 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2743 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2744 does exist.
2746 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2747 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2749 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2751 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2753 \c %else
2755 \c      %macro MyMacro 1-3
2757 \c              ; insert code to define the macro
2759 \c      %endmacro
2761 \c %endif
2763 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2764 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2765 conflict.
2767 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2768 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2769 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2772 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2773 stack}
2775 The conditional-assembly construct \c{%ifctx ctxname} will cause the
2776 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2777 the preprocessor's context stack has the name \c{ctxname}. As with
2778 \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2779 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2781 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2782 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2785 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2786 arbitrary numeric expressions}
2788 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2789 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2790 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2791 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2792 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2794 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2795 a critical expression (see \k{crit}).
2797 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2798 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2799 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2800 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2801 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2802 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2803 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2804 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2805 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2806 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2807 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2808 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2809 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2810 for true and 0 for false.
2812 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2813 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2815 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2816 Identity\I{testing, exact text identity}
2818 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2819 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2820 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2821 Differences in white space are not counted.
2823 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2825 For example, the following macro pushes a register or number on the
2826 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2828 \c %macro  pushparam 1
2830 \c   %ifidni %1,ip
2831 \c         call    %%label
2832 \c   %%label:
2833 \c   %else
2834 \c         push    %1
2835 \c   %endif
2837 \c %endmacro
2839 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2840 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2841 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2842 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2844 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
2845 Types\I{testing, token types}
2847 Some macros will want to perform different tasks depending on
2848 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
2849 example, a string output macro might want to be able to cope with
2850 being passed either a string constant or a pointer to an existing
2851 string.
2853 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
2854 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
2855 the first token in the parameter exists and is an identifier.
2856 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
2857 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
2859 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2860 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
2862 \c %macro writefile 2-3+
2864 \c   %ifstr %2
2865 \c         jmp     %%endstr
2866 \c     %if %0 = 3
2867 \c       %%str:    db      %2,%3
2868 \c     %else
2869 \c       %%str:    db      %2
2870 \c     %endif
2871 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
2872 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
2873 \c   %else
2874 \c                 mov     dx,%2
2875 \c                 mov     cx,%3
2876 \c   %endif
2877 \c                 mov     bx,%1
2878 \c                 mov     ah,0x40
2879 \c                 int     0x21
2881 \c %endmacro
2883 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
2884 the following two ways:
2886 \c         writefile [file], strpointer, length
2887 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
2889 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
2890 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
2891 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
2892 it itself and works out the address and length for itself.
2894 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
2895 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
2896 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
2897 which case, all but the first two would be lumped together into
2898 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
2900 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
2901 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
2902 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
2903 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
2905 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
2907 Some macros will want to do different things depending on if it is
2908 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
2909 versus a multi-token sequence.
2911 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
2912 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
2913 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
2915 For example:
2917 \c %iftoken 1
2919 will assemble the subsequent code, but
2921 \c %iftoken -1
2923 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
2924 \c{-}, and the number \c{1}.
2926 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
2927 variants are also provided.
2929 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
2931 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
2932 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
2933 any tokens at all, whitespace excepted.
2935 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
2936 variants are also provided.
2938 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
2940 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
2941 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
2942 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
2943 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
2945 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
2946 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
2947 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
2948 replicated as many times as specified by the preprocessor:
2950 \c %assign i 0
2951 \c %rep    64
2952 \c         inc     word [table+2*i]
2953 \c %assign i i+1
2954 \c %endrep
2956 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
2957 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
2958 \c{[table+126]}.
2960 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
2961 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
2962 terminate the loop, like this:
2964 \c fibonacci:
2965 \c %assign i 0
2966 \c %assign j 1
2967 \c %rep 100
2968 \c %if j > 65535
2969 \c     %exitrep
2970 \c %endif
2971 \c         dw j
2972 \c %assign k j+i
2973 \c %assign i j
2974 \c %assign j k
2975 \c %endrep
2977 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
2979 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
2980 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
2981 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
2982 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
2983 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
2984 be gradually used up and other applications to start crashing.
2987 \H{files} Source Files and Dependencies
2989 These commands allow you to split your sources into multiple files.
2991 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files} 
2993 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
2994 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
2995 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
2997 \c %include "macros.mac"
2999 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3000 file containing the \c{%include} directive.
3002 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3003 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3004 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3005 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3006 line using the \c{-i} option.
3008 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3009 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3010 the form
3012 \c %ifndef MACROS_MAC
3013 \c     %define MACROS_MAC
3014 \c     ; now define some macros
3015 \c %endif
3017 then including the file more than once will not cause errors,
3018 because the second time the file is included nothing will happen
3019 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3021 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3022 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3023 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3026 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3028 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3029 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3030 be the include-path-resolved verson of the filename, if the file
3031 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3033 For example,
3035 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3037 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3038 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3041 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3043 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3044 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3045 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3047 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3048 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3049 \c{INCBIN} directive looks like:
3051 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3052 \c %pathsearch dep %1
3053 \c %depend dep
3054 \c         incbin dep,%2
3055 \c %endmacro
3057 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3058 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3059 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3062 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3064 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3065 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3066 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3067 described in \k{macropkg}.
3069 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3070 directive do not require quotes, but quotes are permitted; using
3071 quotes will prevent unwanted macro expansion.  Thus, the following
3072 lines are equivalent, unless \c{altreg} is defined as a macro:
3074 \c %use altreg
3075 \c %use 'altreg'
3077 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3078 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3079 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3081 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3083 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3084 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3085 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3086 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3087 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3088 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3089 able to nest these loops.
3091 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3092 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3093 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3094 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3095 define labels that are local to a particular context on the stack.
3098 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3099 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3101 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3102 on the top of the context stack. \c{%push} requires one argument,
3103 which is the name of the context. For example:
3105 \c %push    foobar
3107 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can
3108 have several contexts on the stack with the same name: they can
3109 still be distinguished.
3111 The directive \c{%pop}, requiring no arguments, removes the top
3112 context from the context stack and destroys it, along with any
3113 labels associated with it.
3116 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3118 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3119 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3120 is used to define a label which is local to the context on the top
3121 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3122 above could be implemented by means of:
3124 \c %macro repeat 0
3126 \c     %push   repeat
3127 \c     %$begin:
3129 \c %endmacro
3131 \c %macro until 1
3133 \c         j%-1    %$begin
3134 \c     %pop
3136 \c %endmacro
3138 and invoked by means of, for example,
3140 \c         mov     cx,string
3141 \c         repeat
3142 \c         add     cx,3
3143 \c         scasb
3144 \c         until   e
3146 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3147 in \c{AL}.
3149 If you need to define, or access, labels local to the context
3150 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3151 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3154 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3156 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3157 a particular context, in just the same way:
3159 \c %define %$localmac 3
3161 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3162 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3163 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3166 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3168 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3169 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3170 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3171 have the side effect of destroying all context-local labels and
3172 macros associated with the context that was just popped.
3174 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3175 with a different name, without touching the associated macros and
3176 labels. So you could replace the destructive code
3178 \c %pop
3179 \c %push   newname
3181 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3184 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3186 This example makes use of almost all the context-stack features,
3187 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3188 implement a block IF statement as a set of macros.
3190 \c %macro if 1
3192 \c     %push if
3193 \c     j%-1  %$ifnot
3195 \c %endmacro
3197 \c %macro else 0
3199 \c   %ifctx if
3200 \c         %repl   else
3201 \c         jmp     %$ifend
3202 \c         %$ifnot:
3203 \c   %else
3204 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3205 \c   %endif
3207 \c %endmacro
3209 \c %macro endif 0
3211 \c   %ifctx if
3212 \c         %$ifnot:
3213 \c         %pop
3214 \c   %elifctx      else
3215 \c         %$ifend:
3216 \c         %pop
3217 \c   %else
3218 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3219 \c   %endif
3221 \c %endmacro
3223 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3224 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3225 that the macros are issued in the right order (for example, not
3226 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3227 not.
3229 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3230 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3231 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3232 to do different things depending on whether the context on top of
3233 the stack is \c{if} or \c{else}.
3235 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3236 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3237 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3238 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3239 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3241 A sample usage of these macros might look like:
3243 \c         cmp     ax,bx
3245 \c         if ae
3246 \c                cmp     bx,cx
3248 \c                if ae
3249 \c                        mov     ax,cx
3250 \c                else
3251 \c                        mov     ax,bx
3252 \c                endif
3254 \c         else
3255 \c                cmp     ax,cx
3257 \c                if ae
3258 \c                        mov     ax,cx
3259 \c                endif
3261 \c         endif
3263 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3264 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3265 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3266 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3269 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3271 The following preprocessor directives provide a way to use
3272 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3274 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3276 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3278 \b\c{%local}  (see \k{local})
3281 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3283 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3284 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3285 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3287 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3288 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3289 convenient to use. and is not TASM compatible. Here is an example
3290 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3292 \c some_function:
3294 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3295 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3296 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3298 \c         mov     ax,[i]
3299 \c         mov     bx,[j_ptr]
3300 \c         add     ax,[bx]
3301 \c         ret
3303 \c     %pop                       ; restore original context
3305 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3306 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3307 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3308 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3311 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3313 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3314 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3315 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3316 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3317 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3319 \c %stacksize flat
3321 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3322 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3323 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3325 \c %stacksize flat64
3327 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3328 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3329 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3331 \c %stacksize large
3333 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3334 assumes that a far form of call was used to get to this address
3335 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3337 \c %stacksize small
3339 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3340 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3341 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3342 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3343 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3344 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3345 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3346 (see \k{local}).
3349 \S{local} \i\c{%local} Directive
3351 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3352 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3353 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3354 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3355 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3356 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3357 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3358 instruction.
3359 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3360 An example of its use is the following:
3362 \c silly_swap:
3364 \c     %push mycontext             ; save the current context
3365 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3366 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3367 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3369 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3370 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3371 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3372 \c         mov     ax,bx
3373 \c         mov     dx,cx
3374 \c         mov     bx,[old_ax]
3375 \c         mov     cx,[old_dx]
3376 \c         leave                   ; restore old bp
3377 \c         ret                     ;
3379 \c     %pop                        ; restore original context
3381 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3382 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3383 current context before the \c{%local} directive may be used.
3384 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3385 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3386 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3387 as shown in the example.
3390 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error} and \i\c{%warning}
3392 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3393 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3394 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3395 right macros by means of code like this:
3397 \c %ifdef F1
3398 \c     ; do some setup
3399 \c %elifdef F2
3400 \c     ; do some different setup
3401 \c %else
3402 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3403 \c %endif
3405 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3406 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3407 having to wait until the program crashes on being run and then not
3408 knowing what went wrong.
3410 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3412 \c %ifdef F1
3413 \c     ; do some setup
3414 \c %elifdef F2
3415 \c     ; do some different setup
3416 \c %else
3417 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3418 \c     %define F1
3419 \c %endif
3421 It is optional for the message string after \c{%error} or \c{%warning}
3422 to be quoted.
3425 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3427 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3428 information from external sources. Currently they include:
3430 The following preprocessor directive is supported to allow NASM to
3431 correctly handle output of the cpp C language preprocessor.
3433 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of the cpp
3434 C language preprocessor (see \k{line}).
3436 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3437 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3439 \S{line} \i\c{%line} Directive
3441 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3442 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3443 this other file would be an original source file, with the current
3444 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3445 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3446 number of the original source file, instead of the file that is being
3447 read by NASM.
3449 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3450 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3451 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3453 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3455 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3456 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3457 which specifies a line increment value; each line of the input file
3458 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3459 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3460 specifies the file name of the original source file.
3462 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3463 all file name and line numbers relative to the values specified
3464 therein.
3467 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3469 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3470 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3471 to store the contents of an environment variable into a string, which
3472 could be used at some other point in your code.
3474 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3475 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3476 could do that as follows:
3478 \c %defstr FOO    %!FOO
3480 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3483 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3485 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3486 when it starts to process any source file. If you really need a
3487 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3488 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3489 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3491 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3492 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3493 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3494 described here.
3497 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3499 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3500 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3501 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3502 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3503 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3504 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3505 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3507 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3508 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3511 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3513 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3514 representing the full version number of the version of nasm being used.
3515 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3516 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3517 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3518 would be equivalent to:
3520 \c         dd      0x00622001
3524 \c         db      1,32,98,0
3526 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3527 line is used just to give an indication of the order that the separate
3528 values will be present in memory.
3531 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3533 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3534 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3536 \c         db      __NASM_VER__
3538 would expand to
3540 \c         db      "0.98.32"
3543 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3545 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3546 name and line number containing the current instruction. The macro
3547 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3548 current input file (which may change through the course of assembly
3549 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3550 numeric constant giving the current line number in the input file.
3552 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3553 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3554 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3555 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3556 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3557 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3558 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3559 here'. You could then write a macro
3561 \c %macro  notdeadyet 0
3563 \c         push    eax
3564 \c         mov     eax,__LINE__
3565 \c         call    stillhere
3566 \c         pop     eax
3568 \c %endmacro
3570 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3571 find the crash point.
3574 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3576 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3577 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3578 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3579 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3580 mode-dependent macros.
3582 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3584 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3585 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3586 list.
3588 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3589 \c  %define NEWLINE 13, 10
3590 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3591 \c  %define NEWLINE 10
3592 \c %endif
3595 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3597 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3598 assembly session.
3600 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3601 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3602 respectively.)
3604 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3605 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3606 \c{HHMMSS} respectively.
3608 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3609 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3610 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3611 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3613 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3614 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3615 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3616 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3617 undefined.
3619 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3620 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3621 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3622 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3623 local time as if it was UTC.
3625 All instances of time and date macros in the same assembly session
3626 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3627 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3628 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3629 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3630 clock:
3632 \c __DATE__             "2010-01-01"
3633 \c __TIME__             "00:00:42"
3634 \c __DATE_NUM__         20100101
3635 \c __TIME_NUM__         000042
3636 \c __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3637 \c __UTC_TIME__         "21:00:42"
3638 \c __UTC_DATE_NUM__     20091231
3639 \c __UTC_TIME_NUM__     210042
3640 \c __POSIX_TIME__       1262293242
3643 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3644 Include Test
3646 When a standard macro package is included with the \c{%use} directive
3647 (see \k{use}), a single-line macro of the form
3648 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3649 testing if a particular package is invoked or not.
3651 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3652 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3655 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3657 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3658 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3659 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3660 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3662 \c{STRUC} takes one parameter, which is the name of the data type.
3663 This name is defined as a symbol with the value zero, and also has
3664 the suffix \c{_size} appended to it and is then defined as an
3665 \c{EQU} giving the size of the structure. Once \c{STRUC} has been
3666 issued, you are defining the structure, and should define fields
3667 using the \c{RESB} family of pseudo-instructions, and then invoke
3668 \c{ENDSTRUC} to finish the definition.
3670 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3671 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3673 \c struc   mytype
3675 \c   mt_long:      resd    1
3676 \c   mt_word:      resw    1
3677 \c   mt_byte:      resb    1
3678 \c   mt_str:       resb    32
3680 \c endstruc
3682 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3683 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3684 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3685 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3687 The reason why the structure type name is defined at zero is a side
3688 effect of allowing structures to work with the local label
3689 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3690 more than one structure, you can define the above structure like this:
3692 \c struc mytype
3694 \c   .long:        resd    1
3695 \c   .word:        resw    1
3696 \c   .byte:        resb    1
3697 \c   .str:         resb    32
3699 \c endstruc
3701 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3702 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3704 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3705 support any form of period notation to refer to the elements of a
3706 structure once you have one (except the above local-label notation),
3707 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3708 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3709 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3710 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3713 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3714 \i{Instances of Structures}
3716 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3717 to do is to declare instances of that structure in your data
3718 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3719 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3720 you code something like this:
3722 \c mystruc:
3723 \c     istruc mytype
3725 \c         at mt_long, dd      123456
3726 \c         at mt_word, dw      1024
3727 \c         at mt_byte, db      'x'
3728 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3730 \c     iend
3732 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3733 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3734 specified structure field, and then to declare the specified data.
3735 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3736 they were specified in the structure definition.
3738 If the data to go in a structure field requires more than one source
3739 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3740 the \c{AT} line. For example:
3742 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3743 \c                     db      190,100,0
3745 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3746 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3747 line:
3749 \c         at mt_str
3750 \c                 db      'hello, world'
3751 \c                 db      13,10,0
3754 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3756 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3757 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3758 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3759 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3761 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3762 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3763 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3764 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3765 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3767 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3768 both compute the number of additional bytes required to bring the
3769 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3770 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3771 perform the alignment.
3773 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3774 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3775 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3776 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3777 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
3778 except for special purposes.
3780 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
3781 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
3782 power of two, or if their second argument generates more than one
3783 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
3784 thing.
3786 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
3787 be used within structure definitions:
3789 \c struc mytype2
3791 \c   mt_byte:
3792 \c         resb 1
3793 \c         alignb 2
3794 \c   mt_word:
3795 \c         resw 1
3796 \c         alignb 4
3797 \c   mt_long:
3798 \c         resd 1
3799 \c   mt_str:
3800 \c         resb 32
3802 \c endstruc
3804 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
3805 relative to the base of the structure.
3807 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
3808 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
3809 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
3810 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
3811 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
3812 check that the section's alignment characteristics are sensible for
3813 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
3816 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
3818 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
3819 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
3820 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
3821 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
3823 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
3824 quoted or not.
3827 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
3829 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
3830 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
3831 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
3832 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
3833 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
3834 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
3836 Example use:
3838 \c %use altreg
3840 \c proc:
3841 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
3842 \c       ret
3844 See also \k{reg64}.
3847 \C{directive} \i{Assembler Directives}
3849 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
3850 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
3851 directives. These are described in this chapter.
3853 NASM's directives come in two types: \I{user-level
3854 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
3855 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
3856 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
3857 recommend that users use the user-level forms of the directives,
3858 which are implemented as macros which call the primitive forms.
3860 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
3861 directives are not.
3863 In addition to the universal directives described in this chapter,
3864 each object file format can optionally supply extra directives in
3865 order to control particular features of that file format. These
3866 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
3867 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
3870 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
3872 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
3873 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
3874 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
3875 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
3877 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
3878 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
3879 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
3880 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
3881 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
3882 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
3883 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
3884 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
3886 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
3887 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
3888 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
3889 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
3890 device drivers and boot loader software.
3892 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
3893 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
3894 assembler will generate incorrect code because it will be writing
3895 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
3897 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
3898 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
3899 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
3900 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
3901 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
3902 need an 0x67.
3904 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
3905 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
3906 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
3908 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
3909 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
3910 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
3911 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
3912 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
3913 necessary.
3915 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
3916 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
3917 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
3918 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
3919 REX prefix is used.
3921 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
3922 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
3923 a macro which has no function other than to call the primitive form.
3925 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
3927 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
3929 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
3930 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
3933 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
3935 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
3936 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
3937 specify most features directly.  However, this is occationally
3938 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
3939 to use.
3941 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
3942 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
3943 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
3944 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
3945 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
3946 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
3948 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
3949 fact that these registers are generally used as thread pointers or
3950 other special functions in 64-bit mode, and generating
3951 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
3953 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
3955 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
3956 Sections}
3958 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
3959 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
3960 which section of the output file the code you write will be
3961 assembled into. In some object file formats, the number and names of
3962 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
3963 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
3964 define a new section, if you try to switch to a section that does
3965 not (yet) exist.
3967 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
3968 \k{multisec}, all support
3969 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
3970 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
3971 format, by contrast, does not recognize these section names as being
3972 special, and indeed will strip off the leading period of any section
3973 name that has one.
3976 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
3978 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
3979 functions differently from its primitive form. The primitive form,
3980 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
3981 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
3982 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
3983 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
3984 it. So the user-level directive
3986 \c         SECTION .text
3988 expands to the two lines
3990 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
3991 \c         [SECTION .text]
3993 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
3994 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3995 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
3997 \c %macro  writefile 2+
3999 \c         [section .data]
4001 \c   %%str:        db      %2
4002 \c   %%endstr:
4004 \c         __SECT__
4006 \c         mov     dx,%%str
4007 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4008 \c         mov     bx,%1
4009 \c         mov     ah,0x40
4010 \c         int     0x21
4012 \c %endmacro
4014 This form of the macro, once passed a string to output, first
4015 switches temporarily to the data section of the file, using the
4016 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4017 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4018 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4019 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4020 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4021 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4022 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4023 code in any of several separate code sections.
4026 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4028 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4029 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4030 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4031 given absolute address. The only instructions you can use in this
4032 mode are the \c{RESB} family.
4034 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4036 \c absolute 0x1A
4038 \c     kbuf_chr    resw    1
4039 \c     kbuf_free   resw    1
4040 \c     kbuf        resw    16
4042 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4043 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4044 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4046 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4047 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4049 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4050 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4052 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4053 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4054 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4055 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4057 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4059 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4061 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4062 \c setup:
4063 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4065 \c absolute setup
4067 \c runtimevar1     resw    1
4068 \c runtimevar2     resd    20
4070 \c tsr_end:
4072 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4073 after the setup has finished running, the space it took up can be
4074 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4075 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4076 needs to be made resident.
4079 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4081 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4082 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4083 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4084 defined in some other module and needs to be referred to by this
4085 one. Not every object-file format can support external variables:
4086 the \c{bin} format cannot.
4088 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4089 argument is the name of a symbol:
4091 \c extern  _printf
4092 \c extern  _sscanf,_fscanf
4094 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4095 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4096 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4097 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4098 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4099 by means of the directive
4101 \c extern  _variable:wrt dgroup
4103 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4104 only in that it can take only one argument at a time: the support
4105 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4107 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4108 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4109 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4112 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4114 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4115 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4116 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4117 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4118 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4120 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4121 the definition of the symbol.
4123 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4124 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4125 \c{GLOBAL} directive. For example:
4127 \c global _main
4128 \c _main:
4129 \c         ; some code
4131 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4132 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4133 example, lets you specify whether global data items are functions or
4134 data:
4136 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4138 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4139 user-level form only in that it can take only one argument at a
4140 time.
4143 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4145 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4146 A common variable is much like a global variable declared in the
4147 uninitialized data section, so that
4149 \c common  intvar  4
4151 is similar in function to
4153 \c global  intvar
4154 \c section .bss
4156 \c intvar  resd    1
4158 The difference is that if more than one module defines the same
4159 common variable, then at link time those variables will be
4160 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4161 at the same piece of memory.
4163 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4164 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4165 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4166 specify the alignment requirements of a common variable:
4168 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4169 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4171 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4172 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4173 only one argument at a time.
4176 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4178 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4179 are available on the specified CPU.
4181 Options are:
4183 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4185 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4187 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4189 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4191 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4193 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4195 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4197 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4199 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4201 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4203 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4205 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4207 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4209 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4211 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4213 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4215 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4217 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4218 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4219 instructions are available.
4222 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4224 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4225 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4226 this behaviour:
4228 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4230 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4232 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4234 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4236 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4238 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4240 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4242 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4243 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4244 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4246 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4247 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4250 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4252 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4253 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4254 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4255 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4256 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4257 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4259 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4260 output file based on the input file name and the chosen output
4261 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4262 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4263 name, and substituting an extension defined by the output format.
4264 The extensions are given with each format below.
4267 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4269 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4270 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4271 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4272 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4273 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4274 development.
4276 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4277 how nasm handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4279 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4280 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4281 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4282 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4284 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4285 leaves your file name as it is once the original extension has been
4286 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4287 into a binary file called \c{binprog}.
4290 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4292 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4293 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4294 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4295 the program begins at when it is loaded into memory.
4297 For example, the following code will generate the longword
4298 \c{0x00000104}:
4300 \c         org     0x100
4301 \c         dd      label
4302 \c label:
4304 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4305 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4306 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4307 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4308 offset which is added to all internal address references within the
4309 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4310 does. See \k{proborg} for further comments.
4313 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4314 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4316 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4317 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4318 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4319 end of the section-definition line. For example,
4321 \c section .data   align=16
4323 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4324 aligned on a 16-byte boundary.
4326 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4327 section start address must be forced to zero. The alignment value
4328 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4329 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4332 \S{multisec} \i\c{Multisection}\I{bin, multisection} support for the BIN format.
4334 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names, 
4335 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4337 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default 
4338 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits}, 
4339 of course).
4341 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous 
4342 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with 
4343 \i\c{start=}.
4345 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used 
4346 for the calculation of all memory references within that section 
4347 with \i\c{vstart=}.
4349 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or 
4350 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit 
4351 start address.
4353 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are 
4354 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)} 
4355 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4357 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4358 is directed by default into the \c{.text} section.
4360 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used 
4361 by default.
4363 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits} 
4364 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=} 
4365 has been specified.
4367 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different 
4368 alignment has been specified.
4370 \b Sections may not overlap.
4372 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section, 
4373 which may be used in your code.
4375 \S{map}\i{Map files}
4377 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]} 
4378 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments}, 
4379 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout} 
4380 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4381 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4382 brackets must be used.
4385 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4387 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4388 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4389 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4390 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4392 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4394 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4395 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4396 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4397 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4398 file format.
4400 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4401 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4402 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4404 If your source file contains code before specifying an explicit
4405 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4406 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4408 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4409 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4410 address of the segment. So, for example:
4412 \c segment data
4414 \c dvar:   dw      1234
4416 \c segment code
4418 \c function:
4419 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4420 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4421 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4422 \c         ret
4424 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4425 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4426 like
4428 \c extern  foo
4430 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4431 \c       mov   ds,ax
4432 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4433 \c       mov   es,ax
4434 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4435 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4438 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4439 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4441 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4442 directive to allow you to specify various properties of the segment
4443 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4444 end of the segment-definition line. For example,
4446 \c segment code private align=16
4448 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4449 segment, and requires that the portion of it described in this code
4450 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4452 The available qualifiers are:
4454 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4455 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4456 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4457 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4458 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4459 than stuck end-to-end.
4461 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4462 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4463 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4464 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4465 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4466 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4467 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4468 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4469 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4471 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4472 indicates to the linker that segments of the same class should be
4473 placed near each other in the output file. The class name can be any
4474 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4476 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4477 as an argument, and provides overlay information to an
4478 overlay-capable linker.
4480 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4481 the effect of recording the choice in the object file and also
4482 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4483 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4485 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4486 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4487 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4488 defines the group if it is not already defined.
4490 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4491 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4492 are currently known to make sensible use of this feature;
4493 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4494 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4495 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4497 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4498 class, no overlay, and \c{USE16}.
4501 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4503 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4504 single segment register can be used to refer to all the segments in
4505 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4506 you can code
4508 \c segment data
4510 \c         ; some data
4512 \c segment bss
4514 \c         ; some uninitialized data
4516 \c group dgroup data bss
4518 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4519 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4520 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4521 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4522 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4523 segment register.
4525 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4526 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4527 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4528 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4529 base rather than the segment base.
4531 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4532 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4533 segment which is part of more than one group will default to being
4534 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4536 A group does not have to contain any segments; you can still make
4537 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4538 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4539 \c{FLAT} with no segments in it.
4542 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4544 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4545 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4546 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4547 segment, group and symbol names that are written to the object file
4548 to be forced to upper case just before being written. Within a
4549 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4550 be written entirely in upper case if desired.
4552 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4555 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4556 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4558 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4559 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4560 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4561 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4563 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4564 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4565 wish to import and the name of the library you wish to import it
4566 from. For example:
4568 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4570 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4571 known in the library you are importing it from, in case this is not
4572 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4573 once you have imported it. For example:
4575 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4578 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4579 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4581 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4582 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4583 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4584 using the \c{EXPORT} directive.
4586 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4587 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4588 optional second parameter (separated by white space from the first)
4589 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4590 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4591 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4592 off.
4594 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4595 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4596 space. If further parameters are given, the external name must also
4597 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4598 available attributes are:
4600 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4601 resident by the system loader. This is an optimisation for
4602 frequently used symbols imported by name.
4604 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4605 does not make use of any initialized data.
4607 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4608 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4609 between 32-bit and 16-bit segments.
4611 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4612 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4613 the desired number.
4615 For example:
4617 \c     export  myfunc
4618 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4619 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4620 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4623 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4624 Point}
4626 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4627 define the program entry point, where execution will begin when the
4628 program is run. If the object file that defines the entry point is
4629 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4630 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4631 begin.
4634 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4635 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4637 If you declare an external symbol with the directive
4639 \c     extern  foo
4641 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4642 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4643 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4644 \c{foo} you will usually need to do something like
4646 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4647 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4648 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4650 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4651 is going to be accessible from a given segment or group, say
4652 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4653 simply code
4655 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4657 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4658 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4659 alternative form
4661 \c     extern  foo:wrt dgroup
4663 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4664 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4665 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4666 \c{foo wrt dgroup}.
4668 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4669 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4670 your program. It can also be applied to common variables: see
4671 \k{objcommon}.
4674 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4675 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4677 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4678 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4679 specify which your variables should be by the use of the syntax
4681 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4682 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4684 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4685 OMF specification says that they are declared as a number of
4686 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4687 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4688 five-byte elements or one ten-byte element.
4690 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4691 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4692 the variable size, to match when resolving common variables declared
4693 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4694 the element size on your far common variables. This is done by the
4695 following syntax:
4697 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4698 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4700 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4701 keyword is not required when an element size is specified, since
4702 only far commons may have element sizes at all. So the above
4703 declarations could equivalently be
4705 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4706 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
4708 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
4709 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
4710 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
4712 \c common  foo     10:wrt dgroup
4713 \c common  bar     16:far 2:wrt data
4714 \c common  baz     24:wrt data:6
4717 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
4719 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
4720 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
4721 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
4722 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
4724 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4726 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
4727 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
4728 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
4729 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
4730 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
4731 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
4732 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
4733 files that Win32 linkers can generate correct output from.
4736 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
4737 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
4739 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
4740 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4741 and properties of sections you declare. Section types and properties
4742 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
4743 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
4744 these qualifiers.
4746 The available qualifiers are:
4748 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
4749 code section. This marks the section as readable and executable, but
4750 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
4751 section is code.
4753 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
4754 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
4755 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
4756 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
4758 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
4759 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
4760 constants in it.
4762 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
4763 which is not included in the executable file by the linker, but may
4764 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
4765 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
4766 linker to interpret the contents of the section as command-line
4767 options.
4769 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
4770 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
4771 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
4772 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
4773 request a greater section alignment than this. If alignment is not
4774 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
4775 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
4776 for data (and BSS) sections.
4777 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
4778 alignment), though the value does not matter.
4780 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
4781 qualifiers are:
4783 \c section .text    code  align=16
4784 \c section .data    data  align=4
4785 \c section .rdata   rdata align=8
4786 \c section .bss     bss   align=4
4788 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
4790 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
4792 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
4793 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
4794 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
4795 designated read-only table and have alleged entry point verified
4796 against this table prior exception control is passed to the handler. In
4797 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
4798 handler table," all object modules on linker command line has to comply
4799 with certain criteria. If one single module among them does not, then
4800 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
4801 will not be performed for application in question. Table omission is by
4802 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
4803 linker to refuse to produce binary without such table by passing
4804 \c{/safeseh} command line option.
4806 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
4807 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
4808 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
4810 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
4812 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
4814 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
4815 line to source code:
4817 \c $@feat.00 equ 1
4819 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
4820 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
4821 developer would choose to assign another value in source file, it would
4822 still be perfectly possible.
4824 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
4825 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
4826 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
4827 formatted input data for above mentioned "safe exception handler 
4828 table." Its typical use would be:
4830 \c section .text
4831 \c extern  _MessageBoxA@16
4832 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
4833 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
4834 \c %endif
4835 \c handler:
4836 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
4837 \c         push    DWORD caption
4838 \c         push    DWORD text
4839 \c         push    DWORD 0
4840 \c         call    _MessageBoxA@16
4841 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
4842 \c                         ; for exception handler
4843 \c         ret
4844 \c global  _main
4845 \c _main:
4846 \c         push    DWORD handler
4847 \c         push    DWORD [fs:0]
4848 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
4849 \c         xor     eax,eax
4850 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
4851 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
4852 \c         add     esp,4
4853 \c         ret
4854 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
4855 \c caption:db      'SEGV',0
4856 \c 
4857 \c section .drectve info
4858 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
4860 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
4861 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
4862 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
4863 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over, 
4864 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
4865 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
4866 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
4867 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
4868 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
4869 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
4870 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
4871 no notification is provided and user is left with no clue on what
4872 caused application failure.
4874 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
4875 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
4876 data for "safe exception handler table" causes no backward
4877 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
4878 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
4881 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
4883 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files, 
4884 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
4885 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
4886 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
4887 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
4889 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
4891 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
4892 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
4893 references. Consider a switch dispatch table:
4895 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
4896 \c         ...
4897 \c dsptch: dq      case0
4898 \c         dq      case1
4899 \c         ...
4901 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
4902 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
4903 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
4904 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
4905 following:
4907 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
4908 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
4910 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
4911 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
4912 position-independent manner. But this is only part of the problem!
4913 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
4914 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
4915 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
4916 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
4917 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
4918 But no worry, it's trivial to fix:
4920 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
4921 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
4922 \c         jmp     rbx
4923 \c         ...
4924 \c dsptch: dq      case0-dsptch
4925 \c         dq      case1-dsptch
4926 \c         ...
4928 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
4929 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
4930 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
4931 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
4932 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
4933 these image-relative references:
4935 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
4936 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
4937 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
4938 \c         add     rbx,rax
4939 \c         jmp     rbx
4940 \c         ...
4941 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
4942 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
4944 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
4945 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
4946 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
4947 become apparent in next paragraph.
4949 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
4950 operand only:
4952 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
4953 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
4954 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
4955 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
4957 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
4959 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
4960 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
4961 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
4962 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
4963 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
4964 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
4965 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
4966 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
4967 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
4968 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
4969 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
4970 top of the stack.
4972 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
4973 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
4974 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
4975 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
4976 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
4977 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
4978 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
4979 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
4980 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
4981 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
4982 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
4983 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
4984 copying caller's return address to the top of stack and this would
4985 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
4986 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
4987 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
4988 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
4989 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
4990 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
4991 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
4992 no, no trace of failure is left.
4994 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
4995 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
4996 is checked for presence of reference to custom language-specific
4997 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
4998 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
4999 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5000 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5001 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5002 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5003 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5004 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5005 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5006 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5007 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5008 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5009 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5010 terminating the application.
5012 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5013 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5014 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5015 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5016 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5017 leaf function:
5019 \c default rel
5020 \c section .text
5021 \c extern  MessageBoxA
5022 \c handler:
5023 \c         sub     rsp,40
5024 \c         mov     rcx,0
5025 \c         lea     rdx,[text]
5026 \c         lea     r8,[caption]
5027 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5028 \c         call    MessageBoxA
5029 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5030 \c                         ; for exception handler
5031 \c         add     rsp,40
5032 \c         ret
5033 \c global  main
5034 \c main:
5035 \c         xor     rax,rax
5036 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5037 \c         ret
5038 \c main_end:
5039 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5040 \c caption:db      'SEGV',0
5041 \c 
5042 \c section .pdata  rdata align=4
5043 \c         dd      main wrt ..imagebase
5044 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5045 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5046 \c section .xdata  rdata align=8
5047 \c xmain:  db      9,0,0,0
5048 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5049 \c section .drectve info
5050 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5052 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5053 start and end addresses of function" along with reference to associated
5054 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5055 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5056 designated exception handler. References are \e{required} to be
5057 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5058 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5059 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5060 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5061 references, not only above listed required ones, placed into these two
5062 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5063 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5064 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5065 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5067 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5068 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5069 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5070 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5071 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5072 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5073 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5074 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5075 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5076 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5077 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5078 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5079 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5080 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5081 unwinding procedure. Consider following example:
5083 \c function:
5084 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5085 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5086 \c         push    rbx
5087 \c         push    rbp
5088 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5089 \c         sub     r11,rcx
5090 \c         and     r11,-64
5091 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5092 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5093 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5094 \c magic_point:
5095 \c         ...
5096 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5097 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5098 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5099 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5100 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5101 \c         ret
5103 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5104 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5105 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5106 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5107 custom language-specific exception handler would look like this:
5109 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5110 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5111 \c {   ULONG64 *rsp;
5112 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5113 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5114 \c     else
5115 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5116 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5117 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5118 \c         context->R15 = rsp[-1];
5119 \c     }
5120 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5121 \c 
5122 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5123 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5124 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5125 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5126 \c     return ExceptionContinueSearch;
5127 \c }
5129 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5130 structure does not have to contain any information about stack frame
5131 and its layout.
5133 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5135 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5136 linking with the \i{DJGPP} linker.
5138 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5140 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5141 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5142 the \c{info} section type are not supported.
5144 \H{machofmt} \i\c{macho}: \i{Mach Object File Format}
5146 The \c{macho} output type produces \c{Mach-O} object files suitable for
5147 linking with the \i{Mac OSX} linker.
5149 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5151 \H{elffmt} \i\c{elf, elf32, and elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5152 Format} Object Files
5154 The \c{elf32} and \c{elf64} output formats generate \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as used by Linux as well as \i{Unix System V},
5155 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
5156 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5157 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5159 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5161 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5162 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5163  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5164  most systems which support ELF.
5166 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5167 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5169 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5170 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5171 and properties of sections you declare. Section types and properties
5172 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5173 names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}, but may still be
5174 overridden by these qualifiers.
5176 The available qualifiers are:
5178 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5179 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5180 which is not, such as an informational or comment section.
5182 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5183 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5184 which should not.
5186 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5187 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5188 not.
5190 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5191 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5192 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5193 contents given, such as a BSS section.
5195 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5196 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5197 requirements of the section.
5199 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5200 qualifiers are:
5202 \c section .text    progbits  alloc  exec    nowrite  align=16
5203 \c section .rodata  progbits  alloc  noexec  nowrite  align=4
5204 \c section .data    progbits  alloc  noexec  write    align=4
5205 \c section .bss     nobits    alloc  noexec  write    align=4
5206 \c section other    progbits  alloc  noexec  nowrite  align=1
5208 (Any section name other than \c{.text}, \c{.rodata}, \c{.data} and
5209 \c{.bss} is treated by default like \c{other} in the above code.)
5212 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5213 Symbols and \i\c{WRT}
5215 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5216 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5217 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5218 be able to generate a variety of strange relocation types in ELF
5219 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5221 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5222 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5223 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5224 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5225 types.
5227 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5228 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5229 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5230 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5232 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5233 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5234 beginning of the current section to the global offset table.
5235 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5236 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5237 result to get the real address of the GOT.
5239 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5240 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5241 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5242 would give the real address of the location you wanted.
5244 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5245 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5246 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5247 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5248 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5249 address of the symbol.
5251 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5252 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5253 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5254 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5255 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5256 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5257 entries absolutely.
5259 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5260 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5261 relative to the start of the section and then adding on the offset
5262 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5263 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5264 peculiarity of the dynamic linker.
5266 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5267 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5270 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5271 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5273 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5274 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5275 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5276 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5277 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5278 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5279 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5280 to specify these features.
5282 You can specify whether a global variable is a function or a data
5283 object by suffixing the name with a colon and the word
5284 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5285 \c{data}.) For example:
5287 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5289 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5290 \c{hashtable} as a data object.
5292 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5293 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5294 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5295 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5297 \c global   hashlookup:function hidden
5299 You can also specify the size of the data associated with the
5300 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5301 forward references) after the type specifier. Like this:
5303 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5305 \c hashtable:
5306 \c         db this,that,theother  ; some data here
5307 \c .end:
5309 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5310 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5312 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5313 writing shared library code. For more information, see
5314 \k{picglobal}.
5317 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5318 \I{COMMON, elf extensions to}
5320 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5321 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5322 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5323 power of two) after the name and size of the common variable,
5324 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5325 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5327 \c common  dwordarray 128:4
5329 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5330 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5333 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5334 \I{ELF, 16-bit code and}
5336 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5337 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5338 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5339 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5340 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5341 these relocations is generated.
5343 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5344 \I{ELF, Debug formats and}
5346 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5347 Line number information is generated for all executable sections, but please
5348 note that only the ".text" section is executable by default.
5350 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5352 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5353 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5354 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5355 the magic number in the first four bytes of the file is
5356 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5357 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5358 implementation does not.
5360 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5362 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5363 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5364 extensions to any standard directives. It supports only the three
5365 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5368 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5369 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5371 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5372 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5373 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5374 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5375 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5376 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5377 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5379 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5381 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5382 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5383 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5384 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5385 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5387 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5388 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5389 this.
5392 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5394 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5395 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5396 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5397 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5398 itself \c{a.out}.
5400 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5401 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5403 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5404 of view). It supports no special directives, no special symbols, no
5405 use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no extensions to any standard
5406 directives. It supports only the three \i{standard section names}
5407 \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5410 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5411 Format}
5413 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5414 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5415 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5416 format the internal structure of the assembler.
5418 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5419 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5420 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5421 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5423 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5424 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5425 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5426 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5427 execute an RDF executable under Linux.
5429 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5430 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5433 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5435 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5436 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5437 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5438 which is the name of the module:
5440 \c     library  mylib.rdl
5443 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5445 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5446 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5447 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5448 of current module:
5450 \c     module  mymodname
5452 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5453 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5454 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5456 \c     module  $kernel.core
5459 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} directive\I{GLOBAL,
5460 rdf extensions to}
5462 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5463 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5464 telling the linker do not strip it from target executable or library
5465 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5466 is a procedure (function) or data object.
5468 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5469 symbol exported:
5471 \c     global  sys_open:export
5473 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5474 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5476 \c     global  sys_open:export proc
5478 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5479 or \i\c{object} to the directive:
5481 \c     global  kernel_ticks:export data
5484 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} directive\I{EXTERN,
5485 rdf extensions to}
5487 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external" 
5488 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5489 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5490 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5491 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5492 (function) or data object. For example:
5494 \c     library $libc
5495 \c     extern  _open:import
5496 \c     extern  _printf:import proc
5497 \c     extern  _errno:import data
5499 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5500 a hint as to where to find requested symbols.
5503 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5505 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5506 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5507 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{outform.h} or on the
5508 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5510 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5511 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5512 transactions between the main body of NASM and the output-format
5513 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5514 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5515 of the various requests the main program makes of the output driver,
5516 and in what order they happen.
5518 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5520 \c nasm -f dbg filename.asm
5522 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5523 However, this will not work well on files which were designed for a
5524 different object format, because each object format defines its own
5525 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5526 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5527 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5528 native object format selected:
5530 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5531 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5533 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5534 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5535 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5536 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5537 the final diagnostic output.
5539 This workaround will still typically not work for programs intended
5540 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5541 directives have side effects of defining the segment and group names
5542 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5543 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5544 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5545 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5547 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5548 them all to its output file.
5551 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5553 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5554 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5555 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5556 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5557 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5560 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5562 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5563 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5564 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5565 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5566 support the \c{.COM} format.
5568 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5569 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5570 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5571 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5572 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5573 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5574 Yann Guidon for contributing the code for this.
5576 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5577 future releases.
5580 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5582 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5583 by linking \c{.OBJ} files together.
5585 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5586 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5587 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5588 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5589 An LZH archiver can be found at
5590 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5591 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5592 sources) called \i{FREELINK}, available from
5593 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5594 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5595 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5596 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5597 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5599 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5600 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5601 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5602 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5603 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5604 field in the output file header; if more than one defines a start
5605 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5607 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5608 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5609 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5610 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5611 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5612 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5614 \c segment code
5616 \c ..start:
5617 \c         mov     ax,data
5618 \c         mov     ds,ax
5619 \c         mov     ax,stack
5620 \c         mov     ss,ax
5621 \c         mov     sp,stacktop
5623 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5624 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5625 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5626 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5627 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5628 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
5629 execute on.
5631 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
5632 beginning of this code, which means that will be the entry point
5633 into the resulting executable file.
5635 \c         mov     dx,hello
5636 \c         mov     ah,9
5637 \c         int     0x21
5639 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
5640 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
5641 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
5642 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
5644 \c         mov     ax,0x4c00
5645 \c         int     0x21
5647 This terminates the program using another DOS system call.
5649 \c segment data
5651 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
5653 The data segment contains the string we want to display.
5655 \c segment stack stack
5656 \c         resb 64
5657 \c stacktop:
5659 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
5660 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
5661 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
5662 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5663 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5664 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5665 type \c{STACK}.
5667 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5668 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5669 world' and then exit.
5672 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
5674 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
5675 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
5676 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
5677 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
5678 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
5679 \c{.EXE} files.
5681 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5682 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
5683 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
5685 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
5686 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
5687 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
5688 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
5689 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
5690 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
5691 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
5692 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
5693 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
5695 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
5696 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
5697 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
5698 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
5699 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
5700 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
5701 explicitly issue one of your own.
5703 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
5704 since this would require a relocation in the header, and things
5705 would get a lot more complicated. So you should get your segment
5706 base by copying it out of \c{CS} instead.
5708 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
5709 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
5710 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
5711 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
5712 \c{EXE_stack 64}.
5714 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
5715 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
5716 \c{binexe.asm}.
5719 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
5721 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
5722 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
5723 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
5724 output format.
5727 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
5729 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
5730 segment (though the segment may change). Execution then begins at
5731 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
5732 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
5733 like
5735 \c         org 100h
5737 \c section .text
5739 \c start:
5740 \c         ; put your code here
5742 \c section .data
5744 \c         ; put data items here
5746 \c section .bss
5748 \c         ; put uninitialized data here
5750 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
5751 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
5752 you want to and the code will still end up at the front of the file
5753 where it belongs.
5755 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
5756 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
5757 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
5758 this will be free memory when the program is run. Therefore you
5759 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
5760 run.
5762 To assemble the above program, you should use a command line like
5764 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
5766 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
5767 explicit output file name were specified, so you have to override it
5768 and give the desired file name.
5771 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
5773 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
5774 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
5775 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
5776 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
5777 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
5778 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
5779 file.
5781 If you do this, you need to take care of several things:
5783 \b The first object file containing code should start its code
5784 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
5785 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
5786 segment, so that the linker or converter program does not have to
5787 adjust address references within the file when generating the
5788 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
5789 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
5790 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
5791 in MASM-compatible assemblers.
5793 \b You don't need to define a stack segment.
5795 \b All your segments should be in the same group, so that every time
5796 your code or data references a symbol offset, all offsets are
5797 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
5798 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
5801 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
5803 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
5804 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
5805 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
5806 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
5807 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
5808 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
5809 your code segment.
5811 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
5812 the various routines inside the driver which do the work. This
5813 structure should be defined at the start of the code segment, even
5814 though it is not actually code.
5816 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
5817 which has to go in the header structure, a list of books is given in
5818 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
5819 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
5822 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
5824 This section covers the basics of writing assembly routines that
5825 call, or are called from, C programs. To do this, you would
5826 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
5827 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
5830 \S{16cunder} External Symbol Names
5832 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
5833 convention that the names of all global symbols (functions or data)
5834 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
5835 appears in the C program. So, for example, the function a C
5836 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
5837 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
5838 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
5839 not have to worry about name clashes with C symbols.
5841 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
5842 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
5844 \c %macro  cglobal 1
5846 \c   global  _%1
5847 \c   %define %1 _%1
5849 \c %endmacro
5851 \c %macro  cextern 1
5853 \c   extern  _%1
5854 \c   %define %1 _%1
5856 \c %endmacro
5858 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
5859 \c{%rep} construct could solve this.)
5861 If you then declare an external like this:
5863 \c cextern printf
5865 then the macro will expand it as
5867 \c extern  _printf
5868 \c %define printf _printf
5870 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
5871 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
5873 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
5874 before defining the symbol in question, but you would have had to do
5875 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
5877 Also see \k{opt-pfix}.
5879 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
5881 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
5882 directly; you have to keep track yourself of which one you are
5883 writing for. This means you have to keep track of the following
5884 things:
5886 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
5887 functions are near. This means that function pointers, when stored
5888 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
5889 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
5890 never changes its value, and always gives the segment part of the
5891 full function address), and that functions are called using ordinary
5892 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
5893 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
5894 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
5895 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
5897 \b In models using more than one code segment (medium, large and
5898 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
5899 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
5900 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
5901 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
5902 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
5903 \c{CALL FAR} to call external routines.
5905 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
5906 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
5907 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
5908 segment part of the full data item address).
5910 \b In models using more than one data segment (compact, large and
5911 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
5912 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
5913 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
5914 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
5915 pointers you are passed.
5917 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
5918 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
5919 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
5920 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
5921 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
5923 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
5924 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
5925 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
5926 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
5927 and global data items can both be accessed easily without changing
5928 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
5929 segments. However, some memory models (though not the standard
5930 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
5931 same value to be removed. Be careful about functions' local
5932 variables in this latter case.
5934 In models with a single code segment, the segment is called
5935 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
5936 to be linked into the same place as the main code segment. In models
5937 with a single data segment, or with a default data segment, it is
5938 called \i\c{_DATA}.
5941 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
5943 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
5944 16-bit programs is as follows. In the following description, the
5945 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
5946 doing the calling and the function which gets called.
5948 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
5949 after another, in reverse order (right to left, so that the first
5950 argument specified to the function is pushed last).
5952 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
5953 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
5954 memory model.
5956 \b The callee receives control, and typically (although this is not
5957 actually necessary, in functions which do not need to access their
5958 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
5959 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
5960 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
5961 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
5962 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
5963 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
5965 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
5966 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
5967 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
5968 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
5969 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
5970 a large-model (far) function, the segment part of the return address
5971 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
5972 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
5973 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
5974 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
5975 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
5976 parameters in reverse order means that the function knows where to
5977 find its first parameter, which tells it the number and type of the
5978 remaining ones.
5980 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
5981 allocate space on the stack for local variables, which will then be
5982 accessible at negative offsets from \c{BP}.
5984 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
5985 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
5986 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
5987 compiler) returned in \c{ST0}.
5989 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
5990 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
5991 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
5992 memory model.
5994 \b When the caller regains control from the callee, the function
5995 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
5996 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
5997 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
5998 called with the wrong number of parameters due to a prototype
5999 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6000 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6001 removing.
6003 It is instructive to compare this calling convention with that for
6004 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6005 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6006 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6007 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6008 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6009 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6010 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6011 which means that a compiler can give better guarantees about
6012 sequence points without performance suffering.
6014 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6015 The following example is for small model:
6017 \c global  _myfunc
6019 \c _myfunc:
6020 \c         push    bp
6021 \c         mov     bp,sp
6022 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6023 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6025 \c         ; some more code
6027 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6028 \c         pop     bp
6029 \c         ret
6031 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6032 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6033 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6034 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6035 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6036 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6038 At the other end of the process, to call a C function from your
6039 assembly code, you would do something like this:
6041 \c extern  _printf
6043 \c       ; and then, further down...
6045 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6046 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6047 \c       call    _printf
6048 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6050 \c       ; then those data items...
6052 \c segment _DATA
6054 \c myint         dw    1234
6055 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6057 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6058 code
6060 \c     int myint = 1234;
6061 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6063 In large model, the function-call code might look more like this. In
6064 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6065 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6066 it first.
6068 \c       push    word [myint]
6069 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6070 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6071 \c       call    far _printf
6072 \c       add    sp,byte 6
6074 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6075 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6076 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6077 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6078 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6079 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6080 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6081 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6082 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6083 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6084 word of parameters.
6087 \S{16cdata} Accessing Data Items
6089 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6090 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6091 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6092 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6093 accessed from assembler as
6095 \c extern _i
6097 \c         mov ax,[_i]
6099 And to declare your own integer variable which C programs can access
6100 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6101 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6103 \c global  _j
6105 \c _j      dw      0
6107 To access a C array, you need to know the size of the components of
6108 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6109 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6110 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6111 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6112 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6113 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6114 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6116 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6117 the base of the structure to the field you are interested in. You
6118 can either do this by converting the C structure definition into a
6119 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6120 one offset and using just that.
6122 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6123 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6124 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6125 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6126 Typically, you might find that a structure like
6128 \c struct {
6129 \c     char c;
6130 \c     int i;
6131 \c } foo;
6133 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6134 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6135 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6136 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6137 out how your own compiler does it.
6140 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6142 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6143 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6144 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6145 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6146 the work involved in keeping track of the calling convention.
6148 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6149 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6151 An example of an assembly function using the macro set is given
6152 here:
6154 \c proc    _nearproc
6156 \c %$i     arg
6157 \c %$j     arg
6158 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6159 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6160 \c         add     ax,[bx]
6162 \c endproc
6164 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6165 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6166 integer. It returns \c{i + *j}.
6168 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6169 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6170 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6171 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6172 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6173 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6174 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6176 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6177 compact-model code) by default. You can have it generate far
6178 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6179 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6180 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6181 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6182 dependency on whether data pointers are far or not.
6184 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6185 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6186 many function parameters will be of type \c{int}.
6188 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6190 \c %define FARCODE
6192 \c proc    _farproc
6194 \c %$i     arg
6195 \c %$j     arg     4
6196 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6197 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6198 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6199 \c         add     ax,[bx]
6201 \c endproc
6203 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6204 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6205 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6208 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6210 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6211 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6213 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6214 not required for Pascal.
6216 \b The memory model is always large: functions are far, data
6217 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6218 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6219 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6220 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6221 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6222 data declared in a Pascal program goes into the default data
6223 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6224 when control is passed to your assembly code. The only things that
6225 do not live in the default data segment are local variables (they
6226 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6227 data \e{pointers}, however, are far.
6229 \b The function calling convention is different - described below.
6231 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6233 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6234 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6235 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6238 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6240 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6241 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6242 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6243 used to denote the function doing the calling and the function which
6244 gets called.
6246 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6247 after another, in normal order (left to right, so that the first
6248 argument specified to the function is pushed first).
6250 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6251 control to the callee.
6253 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6254 actually necessary, in functions which do not need to access their
6255 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6256 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6257 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6258 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6259 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6260 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6262 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6263 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6264 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6265 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6266 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6267 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6268 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6270 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6271 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6272 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6274 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6275 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6276 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6277 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6278 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6279 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6280 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6281 places the returned string value at that location. The pointer is
6282 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6283 \c{RETF} instruction.
6285 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6286 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6287 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6288 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6289 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6290 to be removed from the stack as a side effect of the return
6291 instruction.
6293 \b When the caller regains control from the callee, the function
6294 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6295 do nothing further.
6297 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6298 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6300 \c global  myfunc
6302 \c myfunc: push    bp
6303 \c         mov     bp,sp
6304 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6305 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6306 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6308 \c         ; some more code
6310 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6311 \c         pop     bp
6312 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6314 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6315 assembly code, you would do something like this:
6317 \c extern  SomeFunc
6319 \c        ; and then, further down...
6321 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6322 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6323 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6324 \c        call   far SomeFunc
6326 This is equivalent to the Pascal code
6328 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6329 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6332 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6333 Name Restrictions
6335 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6336 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6337 reading and understanding the various information contained in a
6338 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6339 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6340 restrictions:
6342 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6343 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6345 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6346 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6348 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6349 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6351 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6352 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6355 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6357 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6358 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6359 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6360 definition ensures that functions are far (it implies
6361 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6362 generated with an operand.
6364 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6365 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6366 reverse order. For example:
6368 \c %define PASCAL
6370 \c proc    _pascalproc
6372 \c %$j     arg 4
6373 \c %$i     arg
6374 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6375 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6376 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6377 \c         add     ax,[bx]
6379 \c endproc
6381 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6382 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6383 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6384 and the contents of the pointer. The only difference between this
6385 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6386 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6387 reverse order.
6390 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6392 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6393 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6394 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6395 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6396 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6397 shared libraries.
6399 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6400 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6401 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6402 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6403 address space no matter what segment you work relative to, and that
6404 you should ignore all segment registers completely. When writing
6405 flat-model application code, you never need to use a segment
6406 override or modify any segment register, and the code-section
6407 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6408 space as the data-section addresses you access your variables by and
6409 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6410 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6411 offset part.
6414 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6416 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6417 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6418 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6421 \S{32cunder} External Symbol Names
6423 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6424 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6425 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6426 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6427 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6428 underscore on their assembly-language names.
6430 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6431 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6432 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6433 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6434 though, the leading underscore should not be used.
6436 See also \k{opt-pfix}.
6438 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6440 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6441 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6442 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6443 the function doing the calling and the function which gets called.
6445 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6446 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6447 argument specified to the function is pushed last).
6449 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6450 control to the callee.
6452 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6453 actually necessary, in functions which do not need to access their
6454 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6455 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6456 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6457 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6458 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6459 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6461 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6462 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6463 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6464 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6465 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6466 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6467 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6468 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6469 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6470 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6471 and type of the remaining ones.
6473 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6474 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6475 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6477 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6478 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6479 of the value. Floating-point results are typically returned in
6480 \c{ST0}.
6482 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6483 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6484 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6486 \b When the caller regains control from the callee, the function
6487 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6488 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6489 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6490 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6491 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6492 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6493 removing.
6495 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6496 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6497 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6498 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6499 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6500 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6501 still pushed in right-to-left order.
6503 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6505 \c global  _myfunc
6507 \c _myfunc:
6508 \c         push    ebp
6509 \c         mov     ebp,esp
6510 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6511 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6513 \c         ; some more code
6515 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6516 \c         ret
6518 At the other end of the process, to call a C function from your
6519 assembly code, you would do something like this:
6521 \c extern  _printf
6523 \c         ; and then, further down...
6525 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6526 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6527 \c         call    _printf
6528 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6530 \c         ; then those data items...
6532 \c segment _DATA
6534 \c myint       dd   1234
6535 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6537 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6539 \c     int myint = 1234;
6540 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6543 \S{32cdata} Accessing Data Items
6545 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6546 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6547 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6548 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6549 accessed from assembler as
6551 \c           extern _i
6552 \c           mov eax,[_i]
6554 And to declare your own integer variable which C programs can access
6555 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6556 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6558 \c           global _j
6559 \c _j        dd 0
6561 To access a C array, you need to know the size of the components of
6562 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6563 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6564 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6565 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6566 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6567 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6568 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6569 are also 4 bytes long.
6571 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6572 the base of the structure to the field you are interested in. You
6573 can either do this by converting the C structure definition into a
6574 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6575 one offset and using just that.
6577 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6578 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6579 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6580 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6581 Typically, you might find that a structure like
6583 \c struct {
6584 \c     char c;
6585 \c     int i;
6586 \c } foo;
6588 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6589 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6590 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6591 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6592 out how your own compiler does it.
6595 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6597 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6598 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6599 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6600 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6601 the work involved in keeping track of the calling convention.
6603 An example of an assembly function using the macro set is given
6604 here:
6606 \c proc    _proc32
6608 \c %$i     arg
6609 \c %$j     arg
6610 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6611 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6612 \c         add     eax,[ebx]
6614 \c endproc
6616 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6617 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6618 integer. It returns \c{i + *j}.
6620 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6621 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6622 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6623 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6624 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6625 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6626 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6628 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6629 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
6630 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
6633 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
6634 Libraries}
6636 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
6637 because it contains support for \i{position-independent code}
6638 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
6639 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
6640 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
6642 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
6643 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
6644 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
6645 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
6647 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
6648 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
6649 of the running process. The contents of the library's code section
6650 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
6652 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
6653 this:
6655 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
6657 Instead, the linker provides an area of memory called the
6658 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
6659 constant distance from your library's code, so if you can find out
6660 where your library is loaded (which is typically done using a
6661 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
6662 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6663 linker-generated entries in the GOT.
6665 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6666 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6667 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6668 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6669 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6670 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
6673 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
6675 Each code module in your shared library should define the GOT as an
6676 external symbol:
6678 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
6679 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
6681 At the beginning of any function in your shared library which plans
6682 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
6683 address of the GOT. This is typically done by writing the function
6684 in this form:
6686 \c func:   push    ebp
6687 \c         mov     ebp,esp
6688 \c         push    ebx
6689 \c         call    .get_GOT
6690 \c .get_GOT:
6691 \c         pop     ebx
6692 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
6694 \c         ; the function body comes here
6696 \c         mov     ebx,[ebp-4]
6697 \c         mov     esp,ebp
6698 \c         pop     ebp
6699 \c         ret
6701 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
6702 second leading underscore.)
6704 The first two lines of this function are simply the standard C
6705 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
6706 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
6707 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
6708 libraries use this register to store the address of the GOT.
6710 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
6711 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
6712 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
6713 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
6714 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
6715 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
6716 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
6717 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
6718 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
6719 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
6720 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
6721 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
6722 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
6723 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
6724 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
6725 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
6727 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
6728 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
6729 those three instructions into a macro and safely ignore them:
6731 \c %macro  get_GOT 0
6733 \c         call    %%getgot
6734 \c   %%getgot:
6735 \c         pop     ebx
6736 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
6738 \c %endmacro
6740 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
6742 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
6743 your data items. Most variables will reside in the sections you have
6744 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
6745 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
6746 way this works is like this:
6748 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
6750 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
6751 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
6752 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
6753 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
6755 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
6756 them, they are shared between code modules in the library, but do
6757 not get exported from the library to the program that loaded it.
6758 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
6759 can access them in the same way as local variables, using the above
6760 \c{..gotoff} mechanism.
6762 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
6763 handles this relocation type, there must be at least one non-local
6764 symbol in the same section as the address you're trying to access.
6767 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
6769 If your library needs to get at an external variable (external to
6770 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
6771 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
6772 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
6773 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
6774 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
6775 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
6776 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
6777 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
6778 you would code
6780 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
6782 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
6783 linker, when it builds the shared library, collects together every
6784 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
6785 has every necessary entry present.
6787 Common variables must also be accessed in this way.
6790 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
6792 If you want to export symbols to the user of the library, you have
6793 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
6794 you have to give the size of the data item. This is because the
6795 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
6796 entries for any exported functions, and also moves exported data
6797 items away from the library's data section in which they were
6798 declared.
6800 So to export a function to users of the library, you must use
6802 \c global  func:function           ; declare it as a function
6804 \c func:   push    ebp
6806 \c         ; etc.
6808 And to export a data item such as an array, you would have to code
6810 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
6812 \c array:  resd    128
6813 \c .end:
6815 Be careful: If you export a variable to the library user, by
6816 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
6817 end up living in the data section of the main program, rather than
6818 in your library's data section, where you declared it. So you will
6819 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
6820 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
6821 effectively, it has become).
6823 Equally, if you need to store the address of an exported global in
6824 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
6825 sort of code:
6827 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
6829 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
6830 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
6831 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
6832 pointing at your data section instead of at the exported global
6833 which resides elsewhere.
6835 Instead of the above code, then, you must write
6837 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
6839 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
6840 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
6841 at that address, rather than just relocating by section base.
6843 Either method will work for functions: referring to one of your
6844 functions by means of
6846 \c funcptr:        dd      my_function
6848 will give the user the address of the code you wrote, whereas
6850 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
6852 will give the address of the procedure linkage table for the
6853 function, which is where the calling program will \e{believe} the
6854 function lives. Either address is a valid way to call the function.
6857 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
6859 Calling procedures outside your shared library has to be done by
6860 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
6861 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
6862 library code can make calls to the PLT in a position-independent
6863 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
6864 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
6865 in the main program can be transparently passed off to their real
6866 destinations.
6868 To call an external routine, you must use another special PIC
6869 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
6870 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
6871 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
6872 ..plt}.
6875 \S{link} Generating the Library File
6877 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
6878 you then generate your shared library with a command such as
6880 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
6881 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
6883 For ELF, if your shared library is going to reside in system
6884 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
6885 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
6886 library file name, with a version number, into the library:
6888 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
6890 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
6891 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
6894 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
6896 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
6897 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
6898 writing operating system code such as protected-mode initialisation
6899 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
6900 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
6901 one, or jumps between different-size segments.
6904 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
6906 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
6907 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
6908 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
6909 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
6910 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
6911 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
6912 instruction you need, since everything before it can be done in pure
6913 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
6915 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
6916 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
6917 segment, so just coding, for example,
6919 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
6921 will not work, since the offset part of the address will be
6922 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
6923 one.
6925 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
6926 generate the required instruction by coding it manually, using
6927 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
6928 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
6930 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
6932 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
6933 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
6934 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
6935 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
6936 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
6937 segment to a 32-bit one.
6939 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
6940 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
6942 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
6944 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
6945 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
6946 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
6949 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
6950 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
6952 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
6953 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
6954 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
6955 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
6956 32-bit segment, or vice versa.
6958 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
6959 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
6960 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
6961 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
6963 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
6964 the address, since any effective address containing a 32-bit
6965 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
6967 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
6968 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
6970 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
6971 instruction and a register) if you already know the precise offset
6972 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
6973 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
6974 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
6976 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
6977 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
6979 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
6981 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
6982 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
6983 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
6985 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
6987 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
6988 which controls the size of the data stored at the address, with the
6989 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
6990 address itself. The two can quite easily be different:
6992 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
6994 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
6995 offset.
6997 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
6998 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7000 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7002 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7003 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7004 offset), and calls that address.
7007 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7009 The other way you might want to access data might be using the
7010 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7011 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7012 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7013 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7015 This is the purpose of NASM's \i\c{a16} and \i\c{a32} prefixes. If
7016 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7017 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7018 desired address into \c{ESI} and then code
7020 \c         a32     lodsb
7022 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7023 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7024 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7025 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7027 The \c{a16} and \c{a32} prefixes can be applied to any instruction
7028 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7029 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7030 instructions with implicit addressing:
7031 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7032 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7033 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7034 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7035 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7036 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7037 Also, the
7038 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7039 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16} or \c{a32}
7040 prefixes to force a particular one of \c{SP} or \c{ESP} to be used
7041 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7042 size from the code segment.
7044 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7045 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7046 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7047 give the value of the segment register being manipulated. To force
7048 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7049 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7051 \c         o16 push    ss
7052 \c         o16 push    ds
7054 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7055 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7056 one.
7058 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7059 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7062 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7064 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7065 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7066 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7067 write position-independent code for shared libraries.
7069 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7070 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7071 registers, which still add their bases.
7073 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7074 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7075 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7076 probably desirable to make that the default, using the directive
7077 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7079 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7080 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7081 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7082 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7083 Please see the ABI documentation for your platform.
7085 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7086 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7087 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7088 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7090 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7091 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7092 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7093 set to zero.
7095 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7097 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7098 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
7100 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7101 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7102 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7103 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7105 This is consistent with the AMD documentation and most other
7106 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7107 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7108 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7109 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7110 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7111 can be used for this purpose.
7113 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7115 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7116 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7117 immediates to 32 bits.
7119 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7121 \c      MOV reg64,imm64
7123 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7124 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7125 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7126 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7127 immediate as \c{DWORD}:
7129 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7130 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7131 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7132 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7134 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7136 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7137 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7138 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7139 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7140 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7141 displacement size as \c{QWORD}:
7143 \c      default abs
7145 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7146 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7147 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7149 \c      default rel
7151 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7152 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7153 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7154 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7156 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7157 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7159 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7161 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7163 \W{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}\c{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}
7165 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7166 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7168 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7169 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7170 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7171 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7172 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7174 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7176 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7177 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7178 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7179 stack, and returned in \c{ST(0)} and \c{ST(1)}.
7181 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7183 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7185 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7187 \c      void foo(long a, double b, int c)
7189 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7191 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7193 The Win64 ABI is described at:
7195 \W{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}\c{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}
7197 What follows is a simplified summary.
7199 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7200 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7201 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7202 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7203 use by the function without saving.
7205 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7207 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7208 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7209 return is \c{XMM0} only.
7211 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7213 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7215 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7217 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7219 \C{trouble} Troubleshooting
7221 This chapter describes some of the common problems that users have
7222 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7223 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7224 that isn't listed here.
7227 \H{problems} Common Problems
7229 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7231 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7232 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7233 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7234 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7235 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7236 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7237 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7238 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7239 optimization with the \c{-On} option (see \k{opt-On}).
7242 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7244 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7245 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7246 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7247 longer.
7249 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7250 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7251 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7252 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7253 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7254 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7255 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7256 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7257 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7258 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7259 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7260 instructions should be generated. See \k{opt-On}.
7263 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7265 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7266 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7267 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7268 sector, people who are used to MASM tend to code
7270 \c         ORG 0
7272 \c         ; some boot sector code
7274 \c         ORG 510
7275 \c         DW 0xAA55
7277 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7278 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7279 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7281 \c         ORG 0
7283 \c         ; some boot sector code
7285 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7286 \c         DW 0xAA55
7288 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7289 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7290 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7291 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7292 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7293 find out what's wrong with it.
7296 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7298 The other common problem with the above code is people who write the
7299 \c{TIMES} line as
7301 \c         TIMES 510-$ DB 0
7303 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7304 the difference between them is also a pure number and can happily be
7305 fed to \c{TIMES}.
7307 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7308 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7309 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7310 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7311 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7312 information back to the expression evaluator. So from the
7313 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7314 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7315 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7316 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7318 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7319 line in the form
7321 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7323 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7324 and so their difference is a pure number. This will solve the
7325 problem and generate sensible code.
7328 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7330 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7331 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7332 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7333 \i\c{bugtracker} at
7334 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7335 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7336 contacts in \k{contact}.
7338 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7339 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7340 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7341 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7342 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7343 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7344 there.
7346 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7347 information:
7349 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7350 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7352 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7353 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7354 you were using the standard distribution binaries out of the
7355 archive. If you were using a locally built executable, try to
7356 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7357 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7360 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7361 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7362 \c{NASMENV} environment variable if any.
7364 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7365 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7366 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7367 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7368 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7369 compiler, what version, and what command line or options you used.
7370 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7371 with the command-line version of the compiler.)
7373 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7374 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7375 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7376 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7377 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7378 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7379 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7380 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7381 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7382 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7383 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7384 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7385 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7387 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7388 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7389 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7390 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7391 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7392 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7393 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7394 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7395 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7396 should be 77 instead'.
7398 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7399 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7400 generates the same file, or whether the problem is related to
7401 portability issues between our development platforms and yours. We
7402 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7403 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7404 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7405 for us.
7407 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7408 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7409 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7410 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7411 differently from us.
7414 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7416                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7418 \H{ndisintro} Introduction
7421 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7422 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7423 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7424 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7425 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7427 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7428 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7429 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7430 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7431 disassembles.
7434 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7436 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7437 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7438 are on a Unix system.
7441 \H{ndisrun} Running NDISASM
7443 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7445 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7447 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7448 provided of course that you remember to specify which it is to work
7449 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7450 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7452 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7453 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7454 summary of command line options.
7457 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7459 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7460 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7461 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7462 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7463 this.
7465 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7466 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7467 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7468 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7469 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7471 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7473 \c        ndisasm -o100h filename.com
7475 will do the trick.
7478 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7480 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7481 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7482 will faithfully plough through the data section, producing machine
7483 instructions wherever it can (although most of them will look
7484 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7485 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7486 Then it will reach the code section.
7488 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7489 instruction from part of the data section, and its file position is
7490 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7491 entirely possible that another spurious instruction will get
7492 generated, starting with the final byte of the data section, and
7493 then the correct first instruction in the code section will not be
7494 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7495 ideal.
7497 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7498 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7499 only handle 8192 sync points internally). The definition of a sync
7500 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7501 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7502 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7503 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7504 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7505 the instructions in your code section.
7507 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7508 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7509 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7512 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7514 rather than
7516 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7518 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7519 to, just by repeating the \c{-s} option.
7522 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7523 \I\c{auto-sync}
7525 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7526 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7527 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7528 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7529 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7530 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7531 needed.
7533 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7534 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7535 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7536 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7538 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7539 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7540 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7541 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7542 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7543 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7544 processed, there isn't much it can do about it...)
7546 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7547 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7548 the register contains) or involves a segment address (in which case
7549 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7550 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7552 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7553 points in all the right places, and save you from having to place
7554 any sync points manually. However, it should be stressed that
7555 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7556 you may still have to place some manually.
7558 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7559 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7560 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7561 options.
7563 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7564 fluke, something in your data section should disassemble to a
7565 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7566 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7567 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7568 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7569 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7570 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7571 suppress disassembly of the data area.
7574 \S{ndisother} Other Options
7576 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7577 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7578 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7579 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7581 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7582 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7583 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7584 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7585 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7586 anyway.
7589 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7591 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7592 possible, should be sent to
7593 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7594 developer's site at
7595 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7596 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7597 new features as well.
7599 \A{inslist} \i{Instruction List}
7601 \H{inslistintro} Introduction
7603 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7604 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7605 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7606  when appropriate, one or more usage flags.
7608 \& inslist.src