NASM 2.15.01
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blob8d815396ff181fad2547ce2d1b3d653d5b1fd1c0
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2020 The NASM Authors - All Rights Reserved
4 \#   See the file AUTHORS included with the NASM distribution for
5 \#   the specific copyright holders.
6 \#
7 \#   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8 \#   modification, are permitted provided that the following
9 \#   conditions are met:
11 \#   * Redistributions of source code must retain the above copyright
12 \#     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13 \#   * Redistributions in binary form must reproduce the above
14 \#     copyright notice, this list of conditions and the following
15 \#     disclaimer in the documentation and/or other materials provided
16 \#     with the distribution.
18 \#     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
19 \#     CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
20 \#     INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
21 \#     MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22 \#     DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
23 \#     CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24 \#     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
25 \#     NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
26 \#     LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27 \#     HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
28 \#     CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
29 \#     OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
30 \#     EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32 \# --------------------------------------------------------------------------
34 \# Source code to NASM documentation
37 \M{category}{Programming}
38 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
39 \M{year}{1996-2017}
40 \M{author}{The NASM Development Team}
41 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
42 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "LICENSE" distributed in the NASM archive.}
43 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
44 \M{infoname}{NASM}
45 \M{infofile}{nasm}
46 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
47 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
48 \M{logoyadj}{-72}
50 \& version.src
52 \IR{-D} \c{-D} option
53 \IR{-E} \c{-E} option
54 \IR{-F} \c{-F} option
55 \IR{-I} \c{-I} option
56 \IR{-L} \c{-L} option
57 \IR{-M} \c{-M} option
58 \IR{-MD} \c{-MD} option
59 \IR{-MF} \c{-MF} option
60 \IR{-MG} \c{-MG} option
61 \IR{-MP} \c{-MP} option
62 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
63 \IR{-MT} \c{-MT} option
64 \IR{-MW} \c{-MW} option
65 \IR{-O} \c{-O} option
66 \IR{-P} \c{-P} option
67 \IR{-U} \c{-U} option
68 \IR{-X} \c{-X} option
69 \IR{-a} \c{-a} option
70 \IR{-d} \c{-d} option
71 \IR{-e} \c{-e} option
72 \IR{-f} \c{-f} option
73 \IR{-g} \c{-g} option
74 \IR{-i} \c{-i} option
75 \IR{-l} \c{-l} option
76 \IR{-o} \c{-o} option
77 \IR{-p} \c{-p} option
78 \IR{-s} \c{-s} option
79 \IR{-u} \c{-u} option
80 \IR{-v} \c{-v} option
81 \IR{-W} \c{-W} option
82 \IR{-Werror} \c{-Werror} option
83 \IR{-Wno-error} \c{-Wno-error} option
84 \IR{-w} \c{-w} option
85 \IR{-Z} \c{-Z} option
86 \IR{!=} \c{!=} operator
87 \IR{$, here} \c{$}, Here token
88 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
89 \IR{$$} \c{$$} token
90 \IR{%} \c{%} operator
91 \IR{%db} \c{%} prefix to \c{DB} lists
92 \IR{%%} \c{%%} operator
93 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
94 \IA{%-1}{%+1}
95 \IR{%0} \c{%0} parameter count
96 \IR{&} \c{&} operator
97 \IR{&&} \c{&&} operator
98 \IR{*} \c{*} operator
99 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
100 \IR{/} \c{/} operator
101 \IR{//} \c{//} operator
102 \IR{<} \c{<} operator
103 \IR{<<} \c{<<} operator
104 \IR{<<<} \c{<<<} operator
105 \IR{<=>} \c{<=>} operator
106 \IR{<=} \c{<=} operator
107 \IR{<>} \c{<>} operator
108 \IR{<=>} \c{<=>} operator
109 \IR{=} \c{=} operator
110 \IR{==} \c{==} operator
111 \IR{>} \c{>} operator
112 \IR{>=} \c{>=} operator
113 \IR{>>} \c{>>} operator
114 \IR{>>>} \c{>>>} operator
115 \IR{?db} \c{?}, data syntax
116 \IR{?op} \c{?}, operator
117 \IR{^} \c{^} operator
118 \IR{^^} \c{^^} operator
119 \IR{|} \c{|} operator
120 \IR{||} \c{||} operator
121 \IR{~} \c{~} operator
122 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
123 \IA{%$$}{%$}
124 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
125 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
126 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
127 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
128 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
129 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
130 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
131 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in ELF sections
132 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
133 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of ELF common
134 variables
135 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
136 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
137 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
138 \IR{bin} \c{bin} output format
139 \IR{bitwise and} bitwise AND
140 \IR{bitwise or} bitwise OR
141 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
142 \IR{block ifs} block IFs
143 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
144 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
145 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
146 \IR{bsd} BSD
147 \IR{c calling convention} C calling convention
148 \IR{c symbol names} C symbol names
149 \IA{critical expressions}{critical expression}
150 \IA{command line}{command-line}
151 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
152 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
153 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
154 \IA{character constants}{character constant}
155 \IR{codeview} CodeView debugging format
156 \IR{common object file format} Common Object File Format
157 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
158 in ELF
159 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, ELF extensions to
160 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
161 \IR{declaring structure} declaring structures
162 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
163 \IR{devpac} DevPac
164 \IR{djgpp} DJGPP
165 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
166 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
167 \IR{dos} DOS
168 \IR{dos archive} DOS archive
169 \IR{dos source archive} DOS source archive
170 \IR{dup} \c{DUP}
171 \IA{effective address}{effective addresses}
172 \IA{effective-address}{effective addresses}
173 \IR{elf} ELF
174 \IR{elf, 16-bit code} ELF, 16-bit code
175 \IR{elf, debug formats} ELF, debug formats
176 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
177 \IR{elf32} \c{elf32}
178 \IR{elf64} \c{elf64}
179 \IR{elfx32} \c{elfx32}
180 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
181 \IR{extern, elf extensions to} \c{EXTERN}, \c{elf} extensions to
182 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
183 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
184 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
185 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
186 \IR{freebsd} FreeBSD
187 \IR{freelink} FreeLink
188 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
189 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
190 convention
191 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
192 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, ELF extensions to
193 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
194 \IR{got} GOT
195 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
196 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
197 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
198 \IR{intel number formats} Intel number formats
199 \IR{linux, elf} Linux, ELF
200 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
201 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
202 \IR{logical and} logical AND
203 \IR{logical or} logical OR
204 \IR{logical xor} logical XOR
205 \IR{mach object file format} Mach, object file format
206 \IA{mach-o}{macho}
207 \IR{mach-o} Mach-O, object file format
208 \IR{macho32} \c{macho32}
209 \IR{macho64} \c{macho64}
210 \IR{macos x} MacOS X
211 \IR{masm} MASM
212 \IR{masmdb} MASM, \c{DB} syntax
213 \IA{memory reference}{memory references}
214 \IR{minix} Minix
215 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
216 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
217 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
218 \IR{mmx registers} MMX registers
219 \IA{modr/m}{modr/m byte}
220 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
221 \IR{ms-dos} MS-DOS
222 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
223 \IR{multipush} \c{multipush} macro
224 \IR{nan} NaN
225 \IR{nasm version} NASM version
226 \IR{netbsd} NetBSD
227 \IR{nsis} NSIS
228 \IR{nullsoft scriptable installer} Nullsoft Scriptable Installer
229 \IR{omf} OMF
230 \IR{openbsd} OpenBSD
231 \IR{operating system} operating system
232 \IR{os/2} OS/2
233 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
234 \IR{passes} passes, assembly
235 \IR{perl} Perl
236 \IR{pic} PIC
237 \IR{pharlap} PharLap
238 \IR{plt} PLT
239 \IR{plt} \c{PLT} relocations
240 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
241 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
242 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
243 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
244 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
245 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
246 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
247 Object File Format
248 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
249 \IA{repeating}{repeating code}
250 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in ELF
251 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
252 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
253 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
254 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, ELF extensions to
255 \IR{section, macho extensions to} \c{SECTION}, \c{macho} extensions to
256 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
257 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
258 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
259 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, ELF extensions to
260 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
261 \IR{shift command} \c{shift} command
262 \IA{sib}{sib byte}
263 \IR{sib byte} SIB byte
264 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
265 \IA{sectalign}{sectalign}
266 \IR{solaris x86} Solaris x86
267 \IA{standard section names}{standardized section names}
268 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
269 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
270 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
271 \IR{thread local storage in elf} thread local storage, in ELF
272 \IR{thread local storage in mach-o} thread local storage, in \c{macho}
273 \IR{tlink} \c{TLINK}
274 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
275 \IR{unicode} Unicode
276 \IR{unix} Unix
277 \IR{utf-8} UTF-8
278 \IR{utf-16} UTF-16
279 \IR{utf-32} UTF-32
280 \IA{sco unix}{unix, sco}
281 \IR{unix, sco} Unix, SCO
282 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
283 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
284 \IA{unix system v}{unix, system v}
285 \IR{unix, system v} Unix, System V
286 \IR{unixware} UnixWare
287 \IR{val} VAL
288 \IR{version number of nasm} version number of NASM
289 \IR{visual c++} Visual C++
290 \IR{www page} WWW page
291 \IR{win32} Win32
292 \IR{win32} Win64
293 \IR{windows} Windows
294 \IR{windows 95} Windows 95
295 \IR{windows nt} Windows NT
296 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
297 \# \IC{program entry point}{start point, program}
298 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
299 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
300 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
303 \C{intro} Introduction
305 \H{whatsnasm} What Is NASM?
307 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
308 for portability and modularity. It supports a range of object file
309 formats, including Linux and *BSD \c{a.out}, ELF, Mach-O, 16-bit and
310 32-bit \c{.obj} (OMF) format, COFF (including its Win32 and Win64
311 variants.) It can also output plain binary files, Intel hex and
312 Motorola S-Record formats. Its syntax is designed to be simple and
313 easy to understand, similar to the syntax in the Intel Software
314 Developer Manual with minimal complexity. It supports all currently
315 known x86 architectural extensions, and has strong support for macros.
317 NASM also comes with a set of utilities for handling its own RDOFF2
318 object-file format.
320 \S{legal} \i{License} Conditions
322 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
323 distribution archive, for the license conditions under which you may
324 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
325 known as the simplified BSD license.
327 Copyright 1996-2017 the NASM Authors - All rights reserved.
329 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
330 modification, are permitted provided that the following conditions are
331 met:
333 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
334 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
336 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
337 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
338 documentation and/or other materials provided with the distribution.
340 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
341 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
342 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
343 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
344 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
345 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
346 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
347 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
348 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
349 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
350 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
351 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
352 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
354 \C{running} Running NASM
356 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
358 To assemble a file, you issue a command of the form
360 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
362 For example,
364 \c nasm -f elf myfile.asm
366 will assemble \c{myfile.asm} into an ELF object file \c{myfile.o}. And
368 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
370 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
372 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
373 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
374 to give a listing file name, for example:
376 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
378 To get further usage instructions from NASM, try typing
380 \c nasm -h
382 The option \c{--help} is an alias for the \c{-h} option.
384 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
385 or ELF, type
387 \c file nasm
389 (in the directory in which you put the NASM binary when you
390 installed it). If it says something like
392 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
394 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
395 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
397 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
399 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
400 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
401 and are rare these days.)
403 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
404 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
405 messages.
408 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
410 NASM will normally choose the name of your output file for you;
411 precisely how it does this is dependent on the object file format.
412 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
413 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
414 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
415 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
416 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
417 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
418 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
419 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
420 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
422 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
423 has the same name as the input file, in which case it will give a
424 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
426 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
427 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
428 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
429 with the name you wish for the output file, either with or without
430 an intervening space. For example:
432 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
433 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
435 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
436 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
439 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
441 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
442 output file format for you itself. In the distribution versions of
443 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
444 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
445 choose what you want the default to be.
447 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
448 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
450 A complete list of the available output file formats can be given by
451 issuing the command \i\c{nasm -h}.
454 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
456 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
457 optional space) by a file name, NASM will generate a
458 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
459 code are listed on the left, and the actual source code, with
460 expansions of multi-line macros (except those which specifically
461 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
462 right. For example:
464 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
466 If a list file is selected, you may turn off listing for a
467 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
468 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
469 form" (without the brackets). This can be used to list only
470 sections of interest, avoiding excessively long listings.
472 \S{opt-L} The \i\c{-L} Option: Additional or Modified Listing Info
474 Use this option to specify listing output details.
476 Supported options are:
478 \c{-Lb}      show builtin macro packages (standard and \c{%use})
480 \c{-Ld}      show byte and repeat counts in decimal, not hex
482 \c{-Le}      show the preprocessed input
484 \c{-Lf}      ignore \c{.nolist} and force listing output
486 \c{-Lm}      show multi-line macro calls with expanded parameters
488 \c{-Lp}      output a list file in every pass, in case of errors
490 \c{-Ls}      show all single-line macro definitions
492 \c{-Lw}      flush the output after every line (very slow!)
494 \c{-L+}      enable \e{all} listing options
496 These options can be enabled or disabled at runtime using the
497 \c{%pragma list options} directive:
499 \c %pragma list options [+|-]flags...
502 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
504 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
505 This can be redirected to a file for further processing. For example:
507 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
510 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
512 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
513 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
514 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
515 dependency list without a prefix.
518 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
520 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
521 output to a file, rather than to stdout.  For example:
523 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
526 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
528 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
529 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
530 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
531 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
532 updated dependencies with every assembly session.  For example:
534 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
536 If the argument after \c{-MD} is an option rather than a filename,
537 then the output filename is the first applicable one of:
539 \b the filename set in the \c{-MF} option;
541 \b the output filename from the \c{-o} option with \c{.d} appended;
543 \b the input filename with the extension set to \c{.d}.
546 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
548 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
549 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
550 specified by the \c{-o} option.
553 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
555 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
556 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
557 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
558 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
559 is specified) is automatically quoted.
562 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
564 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
565 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
566 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
567 file has been removed.
570 \S{opt-MW} The \i\c{-MW} Option: Watcom Make quoting style
572 This option causes NASM to attempt to quote dependencies according to
573 Watcom Make conventions rather than POSIX Make conventions (also used
574 by most other Make variants.)  This quotes \c{#} as \c{$#} rather than
575 \c{\\#}, uses \c{&} rather than \c{\\} for continuation lines, and
576 encloses filenames containing whitespace in double quotes.
579 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
581 This option is used to select the format of the debug information
582 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
583 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
584 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
585 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
586 if \c{-F} is specified.
588 A complete list of the available debug file formats for an output
589 format can be seen by issuing the command \c{nasm -h}.  Not
590 all output formats currently support debugging output.
592 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option,
593 see \k{dbgfmt}.
596 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
598 This option can be used to generate debugging information in the specified
599 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
600 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
601 If no debug information is currently implemented in the selected output
602 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
605 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
607 This option can be used to select an error reporting format for any
608 error messages that might be produced by NASM.
610 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
611 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
612 the default and looks like this:
614 \c filename.asm:65: error: specific error message
616 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
617 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
618 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
619 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
620 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
622 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
623 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
625 \c filename.asm(65) : error: specific error message
627 where the only difference is that the line number is in parentheses
628 instead of being delimited by colons.
630 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
632 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
634 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
635 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
636 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
637 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
638 example) you want to load them into an editor.
640 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
641 which causes errors to be sent to the specified files rather than
642 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
643 the errors into a file by typing
645 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
647 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
648 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
649 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
651 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
653 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
654 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
655 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
656 program, you can type:
658 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
660 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
663 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
665 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
666 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
667 search for the given file not only in the current directory, but also
668 in any directories specified on the command line by the use of the
669 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
670 library}, for example, by typing
672 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
674 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
675 optional).
677 Prior NASM 2.14 a path provided in the option has been considered as
678 a verbatim copy and providing a path separator been up to a caller.
679 One could implicitly concatenate a search path together with a filename.
680 Still this was rather a trick than something useful. Now the trailing
681 path separator is made to always present, thus \c{-ifoo} will be
682 considered as the \c{-ifoo/} directory.
684 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
685 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
686 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
687 \k{nasmenv}).
689 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
690 be specified as \c{-I}.
693 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
695 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
696 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
697 option. So running
699 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
701 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
702 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
704 \c{--include} option is also accepted.
706 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
707 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-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
785 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
786 levels of optimization. Multiple flags can be specified after the
787 \c{-O} options, some of which can be combined in a single option,
788 e.g. \c{-Oxv}.
790 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
791         if a short form is not specified, except conditional jumps.
792         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
794 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
795         which will fit in a signed byte are optimized,
796         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
797         to the long form unless otherwise specified.
799 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
800         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
801         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
802         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
803         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
804         one. This number has no effect on the actual number of passes.
806 \b \c{-Ov}: At the end of assembly, print the number of passes
807         actually executed.
809 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
810 since NASM 2.09.
812 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
813 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
816 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
818 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
819 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
821 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
823 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
824 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
825 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
826 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
827 Note that you lose the ability to override the default address type for
828 the instruction.
830 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
831 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
832 \c{include}, \c{local})
834 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
836 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
837 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
838 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
839 conditions are reported like errors, but come up with the word
840 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
841 generating an output file and returning a success status to the
842 operating system.
844 Some conditions are even less severe than that: they are only
845 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
846 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
847 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
848 name, for example \c{label-orphan}; you can enable warnings of
849 this class by the command-line option \c{-w+label-orphan} and
850 disable it by \c{-w-label-orphan}.
852 The current \i{warning classes} are:
854 \& warnings.src
856 Since version 2.15, NASM has group aliases for all prefixed warnings,
857 so they can be used to enable or disable all warnings in the group.
858 For example, -w+float enables all warnings with names starting with float-*.
860 Since version 2.00, NASM has also supported the \c{gcc}-like syntax
861 \c{-Wwarning-class} and \c{-Wno-warning-class} instead of
862 \c{-w+warning-class} and \c{-w-warning-class}, respectively; both
863 syntaxes work identically.
865 The option \c{-w+error} or \i\c{-Werror} can be used to treat warnings
866 as errors.  This can be controlled on a per warning class basis
867 (\c{-w+error=}\e{warning-class} or \c{-Werror=}\e{warning-class});
868 if no \e{warning-class} is specified NASM treats it as
869 \c{-w+error=all}; the same applies to \c{-w-error} or
870 \i\c{-Wno-error},
871 of course.
873 In addition, you can control warnings in the source code itself, using
874 the \i\c{[WARNING]} directive.  See \k{asmdir-warning}.
877 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
879 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
880 and the date on which it was compiled.
882 You will need the version number if you report a bug.
884 For command-line compatibility with Yasm, the form \i\c{--v} is also
885 accepted for this option starting in NASM version 2.11.05.
888 \S{opt-pfix} The \i\c{--(g|l)prefix}, \i\c{--(g|l)postfix} Options.
890 The \c{--(g)prefix} options prepend the given argument
891 to all \c{extern}, \c{common}, \c{static}, and \c{global} symbols, and the
892 \c{--lprefix} option prepends to all other symbols. Similarly,
893 \c{--(g)postfix} and \c{--lpostfix} options append
894 the argument in the exactly same way as the \c{--xxprefix} options does.
896 Running this:
898 \c nasm -f macho --gprefix _
900 is equivalent to place the directive with \c{%pragma macho gprefix _}
901 at the start of the file (\k{mangling}). It will prepend the underscore
902 to all global and external variables, as C requires it in some, but not all,
903 system calling conventions.
905 \S{opt-pragma} The \i\c{--pragma} Option
907 NASM accepts an argument as \c{%pragma} option, which is like placing
908 a \c{%pragma} preprocess statement at the beginning of the source.
909 Running this:
911 \c nasm -f macho --pragma "macho gprefix _"
913 is equivalent to the example in \k{opt-pfix}.
916 \S{opt-before} The \i\c{--before} Option
918 A preprocess statement can be accepted with this option. The example
919 shown in \k{opt-pragma} is the same as running this:
921 \c nasm -f macho --before "%pragma macho gprefix _"
924 \S{opt-limit} The \i\c{--limit-X} Option
926 This option allows user to setup various maximum values for these:
928 \b\c{--limit-passes}: Number of maximum allowed passes. Default is
929 effectively unlimited.
931 \b\c{--limit-stalled-passes}: Maximum number of allowed unfinished
932 passes. Default is 1000.
934 \b\c{--limit-macro-levels}: Define maximum depth of macro expansion
935 (in preprocess). Default is 10000
937 \b\c{--limit-macro-tokens}: Maximum number of tokens processed during
938 single-line macro expansion. Default is 10000000.
940 \b\c{--limit-mmacros}: Maximum number of multi-line macros processed
941 before returning to the top-level input. Default is 100000.
943 \b\c{--limit-rep}: Maximum number of allowed preprocessor loop, defined
944 under \c{%rep}. Default is 1000000.
946 \b\c{--limit-eval}: This number sets the boundary condition of allowed
947 expression length. Default is 8192 on most systems.
949 \b\c{--limit-lines}: Total number of source lines as allowed to be
950 processed. Default is 2000000000.
952 In example, running this limits the maximum line count to be 1000.
954 \c nasm --limit-lines 1000
957 \S{opt-keep-all} The \i\c{--keep-all} Option
959 This option prevents NASM from deleting any output files even if an
960 error happens.
962 \S{opt-no-line} The \i\c{--no-line} Option
964 If this option is given, all \i\c{%line} directives in the source code
965 are ignored. This can be useful for debugging already preprocessed
966 code. See \k{line}.
969 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
971 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
972 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
973 processed before the real command line. You can use this to define
974 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
975 options in the \c{NASMENV} variable.
977 The value of the variable is split up at white space, so that the
978 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
979 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
980 what you might want, because it will be split at the space and the
981 NASM command-line processing will get confused by the two
982 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
984 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
985 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
986 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
987 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
988 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
989 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
991 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
992 changed with version 0.98.31.
995 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
997 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
998 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
999 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1000 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1001 skipping this section.
1004 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1006 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1007 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1008 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1009 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1010 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1011 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1012 will distinguish between labels differing only in case.
1015 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1017 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1018 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1019 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1020 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1021 if you declare, for example,
1023 \c foo     equ     1
1024 \c bar     dw      2
1026 then the two lines of code
1028 \c         mov     ax,foo
1029 \c         mov     ax,bar
1031 generate completely different opcodes, despite having
1032 identical-looking syntaxes.
1034 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1035 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1036 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1037 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1038 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1039 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1040 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1041 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1043 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1044 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1045 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1046 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1047 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1048 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1050 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1051 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1052 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1053 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1054 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1055 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1056 \e{everything} is a label.
1058 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1059 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1060 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1061 portion outside square brackets and another portion inside. The
1062 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1063 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1066 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1068 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1069 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1070 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1071 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1072 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1073 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1074 \c{mov word [var],2}.
1076 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1077 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1078 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1079 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1080 the strings being manipulated.
1083 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1085 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1086 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1087 choose to put in your segment registers, and will never
1088 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1091 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1093 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1094 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1095 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1096 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1097 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1098 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1099 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1100 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1101 track of which external variable definitions are far and which are
1102 near.
1105 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1107 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1108 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1109 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1110 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1112 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1113 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1114 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1115 on a misunderstanding by the authors.
1118 \S{qsother} Other Differences
1120 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1121 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1123 Historically, NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the
1124 same way as MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup
1125 (?)}, NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve
1126 64 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1127 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1128 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1130 As of NASM 2.15, the MASM syntax is also supported.
1132 In addition to all of this, macros and directives work completely
1133 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1134 details.
1136 \S{masm-compat} MASM compatibility package
1138 See \k{pkg_masm}.
1141 \C{lang} The NASM Language
1143 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1145 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1146 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1147 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1149 \c label:    instruction operands        ; comment
1151 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1152 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1153 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1154 presence and nature of the instruction field.
1156 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1157 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1158 backslash-ended line.
1160 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1161 have white space before them, or instructions may have no space
1162 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1163 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1164 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1165 valid source line which does nothing but define a label. Running
1166 NASM with the command-line option
1167 \I{label-orphan}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1168 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1170 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1171 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1172 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1173 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1174 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1175 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1176 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1177 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1178 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1179 an identifier is 4095 characters.
1181 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1182 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1183 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1184 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ}, \c{REPNE}/\c{REPNZ},
1185 \c{XACQUIRE}/\c{XRELEASE} or \c{BND}/\c{NOBND}, in the usual way. Explicit
1186 \I{address-size prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1187 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1188 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1189 override}segment register as an instruction prefix: coding
1190 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1191 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1192 syntactic features of the language, but for instructions such as
1193 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1194 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1195 \c{es lodsb}.
1197 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1198 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1199 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1201 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1202 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1204 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1205 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1206 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1207 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1208 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1209 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1211 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1212 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1213 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1214 \# Details of
1215 \# all forms of each supported instruction are given in
1216 \# \k{iref}.
1217 For example, you can code:
1219 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1220 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1222 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1223 \c         fadd    to st1          ; so does this
1225 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1226 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1227 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1230 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1232 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1233 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1234 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1235 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1236 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \i{uninitialized} counterparts
1237 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1238 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the
1239 \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1242 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1244 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1245 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1246 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1247 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1249 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1250 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1251 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1252 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1253 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1254 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1255 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1256 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1257 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1258 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1259 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1260 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1261 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1263 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1264 as operands.
1266 \I{masmdb} Starting in NASM 2.15, a the following MASM-like features
1267 have been implemented:
1269 \b A \I{?db}\c{?} argument to declare uninitialized data:
1271 \c       db    ?                   ; uninitialized data
1273 \b A superset of the \i\c{DUP} syntax. The NASM version of this has
1274 the following syntax specification; capital letters indicate literal
1275 keywords:
1277 \c      dx      := DB | DW | DD | DQ | DT | DO | DY | DZ
1278 \c      type    := BYTE | WORD | DWORD | QWORD | TWORD | OWORD | YWORD | ZWORD
1279 \c      atom    := expression | string | float | '?'
1280 \c      parlist := '(' value [, value ...] ')'
1281 \c      duplist := expression DUP [type] ['%'] parlist
1282 \c      list    := duplist | '%' parlist | type ['%'] parlist
1283 \c      value   := atom | type value | list
1285 \c      stmt    := dx value [, value...]
1287 \> Note that a \e{list} needs to be prefixed with a \I{%db}\c{%} sign unless
1288 prefixed by either \c{DUP} or a \e{type} in order to avoid confusing it with
1289 a parentesis starting an expression. The following expressions are all
1290 valid:
1292 \c        db 33
1293 \c        db (44)               ; Integer expression
1294 \c ;      db (44,55)            ; Invalid - error
1295 \c        db %(44,55)
1296 \c        db %('XX','YY')
1297 \c        db ('AA')             ; Integer expression - outputs single byte
1298 \c        db %('BB')            ; List, containing a string
1299 \c        db ?
1300 \c        db 6 dup (33)
1301 \c        db 6 dup (33, 34)
1302 \c        db 6 dup (33, 34), 35
1303 \c        db 7 dup (99)
1304 \c        db 7 dup dword (?, word ?, ?)
1305 \c        dw byte (?,44)
1306 \c        dw 3 dup (0xcc, 4 dup byte ('PQR'), ?), 0xabcd
1307 \c        dd 16 dup (0xaaaa, ?, 0xbbbbbb)
1308 \c        dd 64 dup (?)
1310 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1312 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1313 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1314 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1315 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1316 words, doublewords or whatever to reserve. The operand to a
1317 \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical expression}: see
1318 \k{crit}.
1320 For example:
1322 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1323 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1324 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1325 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1326 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers
1328 \I{masmdb} Since NASM 2.15, the MASM syntax of using \I{?db}\c{?}
1329 and \i\c{DUP} in the \c{D}\e{x} directives is also supported. Thus,
1330 the above example could also be written:
1332 \c buffer:         db      64 dup (?)      ; reserve 64 bytes
1333 \c wordvar:        dw      ?               ; reserve a word
1334 \c realarray       dq      10 dup (?)      ; array of ten reals
1335 \c ymmval:         dy      ?               ; one YMM register
1336 \c zmmvals:        dz      32 dup (?)      ; 32 ZMM registers
1339 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1341 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1342 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1343 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1344 directly into a game executable file. It can be called in one of
1345 these three ways:
1347 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1348 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1349 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1350 \c                                    ; actually include at most 512
1352 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1353 macro version searches for the file in the include file search path
1354 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1355 overridden if desired.
1358 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1360 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1361 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1362 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1363 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1364 example,
1366 \c message         db      'hello, world'
1367 \c msglen          equ     $-message
1369 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1370 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1371 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1372 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1373 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1374 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1377 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1379 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1380 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1381 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1382 code
1384 \c zerobuf:        times 64 db 0
1386 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1387 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1388 \e{expression}, so you can do things like
1390 \c buffer: db      'hello, world'
1391 \c         times 64-$+buffer db ' '
1393 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1394 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1395 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1397 \c         times 100 movsb
1399 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1400 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1401 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1403 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1405 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1406 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1407 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1408 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1409 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1412 \H{effaddr} Effective Addresses
1414 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1415 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1416 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1417 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1418 example:
1420 \c wordvar dw      123
1421 \c         mov     ax,[wordvar]
1422 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1423 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1425 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1426 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1428 More complicated effective addresses, such as those involving more
1429 than one register, work in exactly the same way:
1431 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1432 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1434 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1435 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1436 all right:
1438 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1439 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1441 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1442 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1443 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1444 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1445 generate the latter on the grounds that the former requires four
1446 bytes to store a zero offset.
1448 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1449 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1450 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1451 default segment registers.
1453 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1454 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1455 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1456 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1457 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1458 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1459 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1460 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1461 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1462 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1463 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1465 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1466 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1467 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1468 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1469 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1470 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1471 the offset to be lost.
1473 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1474 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1475 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1476 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1477 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1478 \c{[eax*2+0]} to be generated literally. \c{[nosplit eax*1]} also has the
1479 same effect. In another way, a split EA form \c{[0, eax*2]} can be used, too.
1480 However, \c{NOSPLIT} in \c{[nosplit eax+eax]} will be ignored because user's
1481 intention here is considered as \c{[eax+eax]}.
1483 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1484 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1485 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1486 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1488 A new form of split effective addres syntax is also supported. This is
1489 mainly intended for mib operands as used by MPX instructions, but can
1490 be used for any memory reference. The basic concept of this form is
1491 splitting base and index.
1493 \c      mov eax,[ebx+8,ecx*4]   ; ebx=base, ecx=index, 4=scale, 8=disp
1495 For mib operands, there are several ways of writing effective address depending
1496 on the tools. NASM supports all currently possible ways of mib syntax:
1498 \c      ; bndstx
1499 \c      ; next 5 lines are parsed same
1500 \c      ; base=rax, index=rbx, scale=1, displacement=3
1501 \c      bndstx [rax+0x3,rbx], bnd0      ; NASM - split EA
1502 \c      bndstx [rbx*1+rax+0x3], bnd0    ; GAS - '*1' indecates an index reg
1503 \c      bndstx [rax+rbx+3], bnd0        ; GAS - without hints
1504 \c      bndstx [rax+0x3], bnd0, rbx     ; ICC-1
1505 \c      bndstx [rax+0x3], rbx, bnd0     ; ICC-2
1507 When broadcasting decorator is used, the opsize keyword should match
1508 the size of each element.
1510 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, dword [rbx]{1to16}   ; single-precision float
1511 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, zword [rbx]          ; packed 512 bit memory
1514 \H{const} \i{Constants}
1516 NASM understands four different types of constant: numeric,
1517 character, string and floating-point.
1520 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1522 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1523 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1524 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1525 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1526 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1527 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1528 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1529 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1530 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1531 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1532 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1533 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1534 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1535 \e{not} imply an octal constant!
1537 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1538 up long strings.
1540 Some examples (all producing exactly the same code):
1542 \c         mov     ax,200          ; decimal
1543 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1544 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1545 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1546 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1547 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1548 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1549 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1550 \c         mov     ax,310q         ; octal
1551 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1552 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1553 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1554 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1555 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1556 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1557 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1558 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1560 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1562 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1563 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1564 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1565 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1566 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1567 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1568 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1571 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1573 \c       \'          single quote (')
1574 \c       \"          double quote (")
1575 \c       \`          backquote (`)
1576 \c       \\\          backslash (\)
1577 \c       \?          question mark (?)
1578 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1579 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1580 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1581 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1582 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1583 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1584 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1585 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1586 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1587 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1588 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1589 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1591 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1592 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1593 sequence.
1595 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1596 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1598 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1599 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1600 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1603 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1605 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1606 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1608 A character constant with more than one byte will be arranged
1609 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1611 \c           mov eax,'abcd'
1613 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1614 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1615 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1616 the sense of character constants understood by the Pentium's
1617 \i\c{CPUID} instruction.
1620 \S{strconst} \i{String Constants}
1622 String constants are character strings used in the context of some
1623 pseudo-instructions, namely the
1624 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1625 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1626 certain preprocessor directives.
1628 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1629 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1630 for the conditions. So the following are equivalent:
1632 \c       db    'hello'               ; string constant
1633 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1635 And the following are also equivalent:
1637 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1638 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1639 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1641 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1642 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1643 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1644 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1645 or four-character constants are treated as strings when they are
1646 operands to \c{DW}, and so forth.
1648 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1650 The special operators \i\c{__?utf16?__}, \i\c{__?utf16le?__},
1651 \i\c{__?utf16be?__}, \i\c{__?utf32?__}, \i\c{__?utf32le?__} and
1652 \i\c{__?utf32be?__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1653 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1654 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1655 littleendian.
1657 For example:
1659 \c %define u(x) __?utf16?__(x)
1660 \c %define w(x) __?utf32?__(x)
1662 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1663 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1665 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1666 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1667 context.
1669 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1671 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1672 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1673 arguments to the special operators \i\c{__?float8?__},
1674 \i\c{__?float16?__}, \i\c{__?float32?__}, \i\c{__?float64?__},
1675 \i\c{__?float80m?__}, \i\c{__?float80e?__}, \i\c{__?float128l?__}, and
1676 \i\c{__?float128h?__}.
1678 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1679 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1680 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1681 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1682 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1684 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1685 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1686 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1687 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1688 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1689 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1690 prefixes, respectively.
1692 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1693 floating-point constants as well.
1695 Some examples:
1697 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1698 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1699 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1700 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1701 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1702 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1703 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1704 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1705 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1706 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1707 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1709 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1710 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1711 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1712 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1713 called a "\i{minifloat}."
1715 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1716 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1717 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1718 constants are used in an expression.  \c{__?float80m?__} and
1719 \c{__?float80e?__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1720 80-bit floating-point number, and \c{__?float128l?__} and
1721 \c{__?float128h?__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1722 floating-point number, respectively.
1724 For example:
1726 \c       mov    rax,__?float64?__(3.141592653589793238462)
1728 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1729 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1731 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1733 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1734 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1735 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1736 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1737 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1738 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1739 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1740 of floating-point routines, which would significantly increase the
1741 size of the assembler for very little benefit.
1743 The special tokens \i\c{__?Infinity?__}, \i\c{__?QNaN?__} (or
1744 \i\c{__?NaN?__}) and \i\c{__?SNaN?__} can be used to generate
1745 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1746 respectively.  These are normally used as macros:
1748 \c %define Inf __?Infinity?__
1749 \c %define NaN __?QNaN?__
1751 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1753 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1754 macros.  See \k{pkg_fp}.
1756 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1758 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1759 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1760 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1762 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1763 digits.
1765 For example:
1767 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1768 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1769 \c       dt +0p33
1770 \c       dt 33p
1773 \H{expr} \i{Expressions}
1775 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1776 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1777 appropriate size.
1779 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1780 calculations to involve the current assembly position: the
1781 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1782 position at the beginning of the line containing the expression; so
1783 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1784 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1785 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1787 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1788 increasing order of \i{precedence}.
1790 A \e{boolean} value is true if nonzero and false if zero. The
1791 operators which return a boolean value always return 1 for true and 0
1792 for false.
1795 \S{exptri} \I{?op}\c{?} ... \c{:}: Conditional Operator
1797 The syntax of this operator, similar to the C conditional operator, is:
1799 \e{boolean} \c{?} \e{trueval} \c{:} \e{falseval}
1801 This operator evaluates to \e{trueval} if \e{boolean} is true,
1802 otherwise to \e{falseval}.
1804 Note that NASM allows \c{?} characters in symbol names. Therefore, it
1805 is highly advisable to always put spaces around the \c{?} and \c{:}
1806 characters.
1809 \S{expbor}: \i\c{||}: \i{Boolean OR} Operator
1811 The \c{||} operator gives a boolean OR: it evaluates to 1 if both sides of
1812 the expression are nonzero, otherwise 0.
1815 \S{expbxor}: \i\c{^^}: \i{Boolean XOR} Operator
1817 The \c{^^} operator gives a boolean XOR: it evaluates to 1 if any one side of
1818 the expression is nonzero, otherwise 0.
1821 \S{expband}: \i\c{&&}: \i{Boolean AND} Operator
1823 The \c{&&} operator gives a boolean AND: it evaluates to 1 if both sides of
1824 the expression is nonzero, otherwise 0.
1827 \S{exprel}: \i{Comparison Operators}
1829 NASM supports the following comparison operators:
1831 \b \i\c{=} or \i\c{==} compare for equality.
1833 \b \i\c{!=} or \i\c{<>} compare for inequality.
1835 \b \i\c{<} compares signed less than.
1837 \b \i\c{<=} compares signed less than or equal.
1839 \b \i\c{>} compares signed greater than.
1841 \b \i\c{>=} compares signed greather than or equal.
1843 These operators evaluate to 0 for false or 1 for true.
1845 \b \i{<=>} does a signed comparison, and evaluates to -1 for less
1846 than, 0 for equal, and 1 for greater than.
1848 At this time, NASM does not provide unsigned comparison operators.
1851 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1853 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1854 \c{OR} machine instruction.
1857 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1859 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1862 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1864 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1867 \S{expshift} \i{Bit Shift} Operators
1869 \i\c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So
1870 \c{5<<3} evaluates to 5 times 8, or 40. \i\c{>>} gives an \e{unsigned}
1871 (logical) bit-shift to the right; the bits shifted in from the left
1872 are set to zero.
1874 \i\c{<<<} gives a bit-shift to the left, exactly equivalent to the
1875 \c{<<} operator; it is included for completeness. \i\c{>>>} gives an
1876 \e{signed} (arithmetic) bit-shift to the right; the bits shifted in
1877 from the left are filled with copies of the most significant (sign)
1878 bit.
1881 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1882 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1884 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1885 subtraction.
1888 \S{expmul} \i{Multiplication}, \i{Division} and \i{Modulo}
1890 \i\c{*} is the multiplication operator.
1892 \i\c{/} and \i\c{//} are both division operators: \c{/} is \i{unsigned
1893 division} and \c{//} is \i{signed division}.
1895 Similarly, \i\c{%} and \i\c{%%} provide \I{unsigned modulo}\I{modulo
1896 operators} unsigned and \i{signed modulo} operators respectively.
1898 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1899 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1900 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1902 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1903 operation of the signed modulo operator. On most systems it will match
1904 the signed division operator, such that:
1906 \c      b * (a // b) + (a %% b) = a       (b != 0)
1909 \S{expmul} \i{Unary Operators}
1911 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1912 which only apply to one argument.  These are \I{+ opunary}\c{+}, \I{-
1913 opunary}\c{-}, \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!}, \i\c{SEG}, and the
1914 \i{integer functions} operators.
1916 \c{-} negates its operand, \c{+} does nothing (it's provided for
1917 symmetry with \c{-}), \c{~} computes the \i{one's complement} of its
1918 operand, \c{!} is the \i{logical negation} operator.
1920 \c{SEG} provides the \i{segment address}
1921 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1923 A set of additional operators with leading and trailing double
1924 underscores are used to implement the integer functions of the
1925 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1928 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1930 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1931 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1932 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1933 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1935 The \c{SEG} operator evaluates to the \i\e{preferred} segment base of a
1936 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1937 the symbol makes sense. So the code
1939 \c         mov     ax,seg symbol
1940 \c         mov     es,ax
1941 \c         mov     bx,symbol
1943 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1945 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1946 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1947 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1948 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1949 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1951 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1952 \c         mov     es,ax
1953 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1955 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1956 pointer to the symbol \c{symbol}.
1958 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1959 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1960 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1961 could code either of
1963 \c         call    (seg procedure):procedure
1964 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1966 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1967 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1968 practice.)
1970 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1971 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1972 to \c{CALL} in these examples.
1974 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1975 must code
1977 \c         dw      symbol, seg symbol
1979 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1980 invent one using the macro processor.
1983 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1985 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1986 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1987 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
1988 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
1989 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
1990 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
1991 and in \c{BITS 16} mode,
1993 \c         push dword 33
1995 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1997 \c         push strict dword 33
1999 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
2000 21 00 00 00}.
2002 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
2003 the \c{STRICT} keyword was used or not.
2006 \H{crit} \i{Critical Expressions}
2008 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
2009 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
2010 called \e{Critical Expressions}.
2012 The first pass is used to determine the size of all the assembled
2013 code and data, so that the second pass, when generating all the
2014 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
2015 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
2016 symbol declared after the code in question. For example,
2018 \c         times (label-$) db 0
2019 \c label:  db      'Where am I?'
2021 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
2022 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
2023 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
2024 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
2025 code
2027 \c         times (label-$+1) db 0
2028 \c label:  db      'NOW where am I?'
2030 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
2031 wrong!
2033 NASM rejects these examples by means of a concept called a
2034 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
2035 value is required to be computable in the first pass, and which must
2036 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
2037 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
2039 \H{locallab} \i{Local Labels}
2041 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
2042 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
2043 label, which means that it is associated with the previous non-local
2044 label. So, for example:
2046 \c label1  ; some code
2048 \c .loop
2049 \c         ; some more code
2051 \c         jne     .loop
2052 \c         ret
2054 \c label2  ; some code
2056 \c .loop
2057 \c         ; some more code
2059 \c         jne     .loop
2060 \c         ret
2062 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
2063 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
2064 are kept separate by virtue of each being associated with the
2065 previous non-local label.
2067 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
2068 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
2069 allowing access to local labels from other parts of the code. This
2070 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
2071 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
2072 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
2073 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
2074 to, you could write
2076 \c label3  ; some more code
2077 \c         ; and some more
2079 \c         jmp label1.loop
2081 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
2082 define a label which can be referenced from anywhere but which
2083 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
2084 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
2085 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
2086 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
2087 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
2088 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
2089 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
2090 to the local label mechanism. So you could code
2092 \c label1:                         ; a non-local label
2093 \c .local:                         ; this is really label1.local
2094 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
2095 \c label2:                         ; another non-local label
2096 \c .local:                         ; this is really label2.local
2098 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
2100 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
2101 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
2102 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
2103 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
2104 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
2105 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
2106 special.
2109 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
2111 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
2112 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
2113 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
2114 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
2115 sign.
2117 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
2118 character into a single line.  Thus:
2120 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
2121 \c         THIS_VALUE
2123 will work like a single-line macro without the backslash-newline
2124 sequence.
2126 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
2128 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
2130 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
2131 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
2132 things like
2134 \c %define ctrl    0x1F &
2135 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
2137 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
2139 which will expand to
2141 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
2143 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
2144 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
2145 not at definition time. Thus the code
2147 \c %define a(x)    1+b(x)
2148 \c %define b(x)    2*x
2150 \c         mov     ax,a(8)
2152 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
2153 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
2155 Note that single-line macro argument list cannot be preceded by whitespace.
2156 Otherwise it will be treated as an expansion. For example:
2158 \c    %define foo (a,b)               ; no arguments, (a,b) is the expansion
2159 \c    %define bar(a,b)                ; two arguments, empty expansion
2162 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
2163 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2164 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2165 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2166 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2167 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2168 \c{bar}.
2170 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2171 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2172 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2173 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2174 Hence, if you code
2176 \c %define a(x)    1+a(x)
2178 \c         mov     ax,a(3)
2180 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2181 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2182 for an example of its use.
2184 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2185 macros: if you write
2187 \c %define foo(x)   1+x
2188 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2190 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2191 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2192 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2193 you define
2195 \c %define foo bar
2197 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2198 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2199 \e{with} parameters, and vice versa.
2201 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2202 perfectly well define a macro with
2204 \c %define foo bar
2206 and then re-define it later in the same source file with
2208 \c %define foo baz
2210 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2211 according to the most recent definition. This is particularly useful
2212 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2214 The following additional features were added in NASM 2.15:
2216 It is possible to define an empty string instead of an argument name
2217 if the argument is never used. For example:
2219 \c    %define ereg(foo,) e %+ foo
2220 \c      mov eax,ereg(dx,cx)
2222 A single pair of parentheses is a subcase of a single, unused argument:
2224 \c    %define myreg() eax
2225 \c      mov edx,myreg()
2227 This is similar to the behavior of the C preprocessor.
2229 \b If declared with an \c{=}, NASM will evaluate the argument as an
2230 expression after expansion.
2232 \b If an argument declared with an \c{&}, a macro parameter will be
2233 turned into a quoted string after expansion.
2235 \b If declared with a \c{+}, it is a greedy or variadic parameter; it
2236 includes any subsequent commas and parameters.
2238 \b If declared with an \c{!}, NASM will not strip whitespace and
2239 braces (useful in conjunction with \c{&}).
2241 For example:
2243 \c     %define xyzzy(=expr,&val) expr, str
2244 \c     %define plugh(x) xyzzy(x,x)
2245 \c     db plugh(3+5), `\0` ; Expands to: db 8, "3+5", `\0`
2247 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2248 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2251 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2253 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2254 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2255 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2256 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2257 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2259 Suppose you have the following code:
2261 \c %define  isTrue  1
2262 \c %define  isFalse isTrue
2263 \c %define  isTrue  0
2265 \c val1:    db      isFalse
2267 \c %define  isTrue  1
2269 \c val2:    db      isFalse
2271 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2272 This is because, when a single-line macro is defined using
2273 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2274 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2275 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2276 time it is 1.
2278 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2279 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2280 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2282 \c %xdefine isTrue  1
2283 \c %xdefine isFalse isTrue
2284 \c %xdefine isTrue  0
2286 \c val1:    db      isFalse
2288 \c %xdefine isTrue  1
2290 \c val2:    db      isFalse
2292 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2293 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2294 the time that \c{isFalse} was defined.
2296 \c{%xdefine} and \c{%ixdefine} supports argument expansion exactly the
2297 same way that \c{%define} and \c{%idefine} does.
2300 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2302 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2303 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2304 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2305 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2307 \c      mov ax,Foo%[__?BITS?__] ; The Foo value
2309 to use the builtin macro \c{__?BITS?__} (see \k{bitsm}) to automatically
2310 select between them.  Similarly, the two statements:
2312 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2313 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2315 have, in fact, exactly the same effect.
2317 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2318 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2321 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2323 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2324 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2325 several similar macros that perform similar functions.
2327 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2328 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2330 As an example, consider the following:
2332 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2334 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2335 \c         .COM1addr       RESW    1
2336 \c         .COM2addr       RESW    1
2337 \c         ; ..and so on
2338 \c endstruc
2340 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2341 we can end up with:
2343 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2344 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2346 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2347 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2349 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2351 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2353 Now the above code can be written as:
2355 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2356 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2358 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2359 in turn, reduce typing errors).
2362 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2364 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2365 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2366 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2367 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2368 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2369 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2371 For example:
2373 \c %idefine Foo mov %?,%??
2375 \c         foo
2376 \c         FOO
2378 will expand to:
2380 \c         mov foo,Foo
2381 \c         mov FOO,Foo
2383 The sequence:
2385 \c %idefine keyword $%?
2387 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2388 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2390 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2393 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2395 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2396 example, the following sequence:
2398 \c %define foo bar
2399 \c %undef  foo
2401 \c         mov     eax, foo
2403 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2404 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2406 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2407 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2408 \k{opt-u}.
2411 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2413 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2414 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2415 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2416 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2418 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2419 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2420 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2421 \c{%assign} directive is processed.
2423 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2424 later, so you can do things like
2426 \c %assign i i+1
2428 to increment the numeric value of a macro.
2430 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2431 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2432 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2434 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2435 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2436 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2437 involving a register).
2440 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2442 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2443 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2444 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2445 before definition.
2447 For example:
2449 \c %defstr test TEST
2451 is equivalent to
2453 \c %define test 'TEST'
2455 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2456 \k{getenv}):
2458 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2461 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2463 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2464 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2465 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2467 For example:
2469 \c %deftok test 'TEST'
2471 is equivalent to
2473 \c %define test TEST
2476 \S{defalias} Defining Aliases: \I\c{%idefalias}\i\c{%defalias}
2478 \c{%defalias}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefalias}, define an
2479 alias to a macro, i.e. equivalent of a symbolic link.
2481 When used with various macro defining and undefining directives, it
2482 affects the aliased macro. This functionality is intended for being
2483 able to rename macros while retaining the legacy names.
2485 When an alias is defined, but the aliased macro is then undefined, the
2486 aliases can legitimately point to nonexistent macros.
2488 The alias can be undefined using the \c{%undefalias} directive.  \e{All}
2489 aliases can be undefined using the \c{%clear defalias} directive. This
2490 includes backwards compatibility aliases defined by NASM itself.
2492 To disable aliases without undefining them, use the \c{%aliases off}
2493 directive.
2495 To check whether an alias is defined, use \c{%ifdefalias}.
2497 This 
2500 \S{cond-comma} \i{Conditional Comma Operator}: \i\c{%,}
2502 As of version 2.15, NASM has conditional comma operator \c{%,} that expands to a
2503 comma unless followed by a null expansion, which allows suppressing the comma before an
2504 empty argument. For example, all the expressions below are valid:
2506 \c %define greedy(a,b,c+) a + 66 %, b * 3 %, c
2508 \c        db greedy(1,2)
2509 \c        db greedy(1,2,3)
2510 \c        db greedy(1,2,3,4)
2511 \c        db greedy(1,2,3,4,5)
2514 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2516 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2517 supports a few simple string handling macro operators from which
2518 more complex operations can be constructed.
2520 All the string operators define or redefine a value (either a string
2521 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2522 value, it may change the style of quoting of the input string or
2523 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2525 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2527 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2528 a single-line macro.
2530 For example:
2532 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2534 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2535 Similarly:
2537 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2539 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2541 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2544 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2546 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2547 For example:
2549 \c %strlen charcnt 'my string'
2551 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2552 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2553 was a literal string but it could also have been a single-line
2554 macro that expands to a string, as in the following example:
2556 \c %define sometext 'my string'
2557 \c %strlen charcnt sometext
2559 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2560 assigned the value of 9.
2563 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2565 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2566 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2567 than the description:
2569 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2570 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2571 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2572 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2573 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2574 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2576 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2577 single-line macro to be created and the second is the string. The
2578 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2579 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2580 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2581 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2582 values out of range result in an empty string.  A negative length
2583 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2584 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2587 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2589 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2590 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2591 this.
2593 \c %macro  prologue 1
2595 \c         push    ebp
2596 \c         mov     ebp,esp
2597 \c         sub     esp,%1
2599 \c %endmacro
2601 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2602 invoke the macro with a call such as:
2604 \c myfunc:   prologue 12
2606 which would expand to the three lines of code
2608 \c myfunc: push    ebp
2609 \c         mov     ebp,esp
2610 \c         sub     esp,12
2612 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2613 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2614 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2615 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2616 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2617 \c{%3} and so on.
2619 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2620 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2622 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2623 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2624 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2625 things like:
2627 \c %macro  silly 2
2629 \c     %2: db      %1
2631 \c %endmacro
2633 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2634 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2635 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2637 The behavior with regards to empty arguments at the end of multi-line
2638 macros before NASM 2.15 was often very strange. For backwards
2639 compatibility, NASM attempts to recognize cases where the legacy
2640 behavior would give unexpected results, and issues a warning, but
2641 largely tries to match the legacy behavior. This can be disabled with
2642 the \c{%pragma} (see \k{pragma-preproc}):
2644 \c %pragma preproc sane_empty_expansion
2647 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2649 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2650 defining the same macro name several times with different numbers of
2651 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2652 parameters at all. So you could define
2654 \c %macro  prologue 0
2656 \c         push    ebp
2657 \c         mov     ebp,esp
2659 \c %endmacro
2661 to define an alternative form of the function prologue which
2662 allocates no local stack space.
2664 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2665 instruction; for example, you might want to define
2667 \c %macro  push 2
2669 \c         push    %1
2670 \c         push    %2
2672 \c %endmacro
2674 so that you could code
2676 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2677 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2679 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2680 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2681 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2682 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2683 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2684 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2687 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2689 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2690 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2691 calling the same macro multiple times will use a different label
2692 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2693 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2694 flag is set by doing this:
2696 \c %macro  retz 0
2698 \c         jnz     %%skip
2699 \c         ret
2700 \c     %%skip:
2702 \c %endmacro
2704 You can call this macro as many times as you want, and every time
2705 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2706 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2707 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2708 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2709 interfering with the local label mechanism, as described in
2710 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2711 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2712 they interfere with macro-local labels.
2715 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2717 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2718 command line into one parameter definition, possibly after
2719 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2720 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2721 you might want to be able to write
2723 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2725 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2726 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2727 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2728 the last defined one along with the separating commas. So if you
2729 code:
2731 \c %macro  writefile 2+
2733 \c         jmp     %%endstr
2734 \c   %%str:        db      %2
2735 \c   %%endstr:
2736 \c         mov     dx,%%str
2737 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2738 \c         mov     bx,%1
2739 \c         mov     ah,0x40
2740 \c         int     0x21
2742 \c %endmacro
2744 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2745 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2746 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2747 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2748 \c{db}.
2750 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2751 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2752 \c{%macro} line.
2754 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2755 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2756 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2757 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2758 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2759 into account when overloading macros, and will not allow you to
2760 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2761 example).
2763 Of course, the above macro could have been implemented as a
2764 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2765 look like
2767 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2769 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2770 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2771 definition.
2773 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2775 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2777 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2778 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2779 be either negative or positive but must never be zero.
2781 For example
2783 \c %macro mpar 1-*
2784 \c      db %{3:5}
2785 \c %endmacro
2787 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2789 expands to \c{3,4,5} range.
2791 Even more, the parameters can be reversed so that
2793 \c %macro mpar 1-*
2794 \c      db %{5:3}
2795 \c %endmacro
2797 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2799 expands to \c{5,4,3} range.
2801 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2802 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2803 the analogue here.
2805 \c %macro mpar 1-*
2806 \c      db %{-1:-3}
2807 \c %endmacro
2809 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2811 expands to \c{6,5,4} range.
2813 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2815 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2816 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2818 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2820 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2821 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2822 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2824 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2826 \c         writefile 2,%1
2827 \c         mov     ax,0x4c01
2828 \c         int     0x21
2830 \c %endmacro
2832 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2833 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2834 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2835 called with no parameters, in which case it will use the default
2836 error message supplied in the macro definition.
2838 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2839 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2840 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2841 optional ones. So if a macro definition began with the line
2843 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2845 then it could be called with between one and three parameters, and
2846 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2847 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2848 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2850 You can provide extra information to a macro by providing
2851 too many default parameters:
2853 \c %macro quux 1 something
2855 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2856 more information.
2857 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2858 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2859 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2860 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2861 when the macro is defined, not when it is expanded.
2863 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2864 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2865 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2866 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2867 parameters were really passed to the macro call.
2869 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2870 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2871 and more useful, by changing the first line of the definition to
2873 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2875 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2876 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2877 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2880 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2882 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2883 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2884 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2885 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2886 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2887 Examples are given in \k{rotate}.
2890 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2892 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2893 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2894 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2897 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2899 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2900 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2901 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2902 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2903 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2904 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2906 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2907 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2908 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2909 argument list reappear on the right, and vice versa.
2911 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2912 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2913 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2914 parameters are rotated to the right.
2916 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2917 restore a set of registers might work as follows:
2919 \c %macro  multipush 1-*
2921 \c   %rep  %0
2922 \c         push    %1
2923 \c   %rotate 1
2924 \c   %endrep
2926 \c %endmacro
2928 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2929 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2930 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2931 one place to the left, so that the original second argument is now
2932 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2933 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2934 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2936 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2937 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2938 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2940 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2941 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2942 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2943 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2944 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2945 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2946 order from the one in which they were pushed.
2948 This can be done by the following definition:
2950 \c %macro  multipop 1-*
2952 \c   %rep %0
2953 \c   %rotate -1
2954 \c         pop     %1
2955 \c   %endrep
2957 \c %endmacro
2959 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2960 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2961 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2962 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2963 iterated through in reverse order.
2966 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2968 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2969 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2970 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2971 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2972 table, you could code something like
2974 \c %macro keytab_entry 2
2976 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2977 \c                 db      %2
2979 \c %endmacro
2981 \c keytab:
2982 \c           keytab_entry F1,128+1
2983 \c           keytab_entry F2,128+2
2984 \c           keytab_entry Return,13
2986 which would expand to
2988 \c keytab:
2989 \c keyposF1        equ     $-keytab
2990 \c                 db     128+1
2991 \c keyposF2        equ     $-keytab
2992 \c                 db      128+2
2993 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2994 \c                 db      13
2996 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2997 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2999 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
3000 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
3001 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
3002 eleventh macro parameter. Instead, you must code
3003 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
3004 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
3005 (literal text to be concatenated to the parameter).
3007 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
3008 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
3009 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
3010 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
3011 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
3012 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
3013 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
3014 real names of macro-local labels means that the two usages
3015 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
3016 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
3018 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
3019 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
3020 purpose of concatenation.
3022 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
3025 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
3027 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
3028 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
3029 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
3030 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
3031 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
3032 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
3033 condition code.
3035 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
3036 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
3037 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
3038 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
3040 \c %macro  retc 1
3042 \c         j%-1    %%skip
3043 \c         ret
3044 \c   %%skip:
3046 \c %endmacro
3048 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
3049 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
3050 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
3051 \c{JPE}.
3053 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
3054 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
3055 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
3056 because no inverse condition code exists.
3059 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
3061 When NASM is generating a listing file from your program, it will
3062 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
3063 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
3064 see which instructions in the macro expansion are generating what
3065 code; however, for some macros this clutters the listing up
3066 unnecessarily.
3068 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
3069 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
3070 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
3071 the number of parameters, like this:
3073 \c %macro foo 1.nolist
3075 Or like this:
3077 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
3079 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
3081 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
3082 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
3083 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
3084 that argument specification.
3086 For example:
3088 \c %macro foo 1-3
3089 \c         ; Do something
3090 \c %endmacro
3091 \c %unmacro foo 1-3
3093 removes the previously defined macro \c{foo}, but
3095 \c %macro bar 1-3
3096 \c         ; Do something
3097 \c %endmacro
3098 \c %unmacro bar 1
3100 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
3101 specification does not match exactly.
3104 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
3106 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
3107 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
3108 syntax of this feature looks like this:
3110 \c %if<condition>
3111 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
3112 \c %elif<condition2>
3113 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
3114 \c %else
3115 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
3116 \c %endif
3118 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
3120 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
3121 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
3123 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
3124 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
3125 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
3126 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
3128 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
3129 single-line macro existence}
3131 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
3132 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
3133 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
3134 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
3136 For example, when debugging a program, you might want to write code
3137 such as
3139 \c           ; perform some function
3140 \c %ifdef DEBUG
3141 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
3142 \c %endif
3143 \c           ; go and do something else
3145 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
3146 version of the program which produced debugging messages, and remove
3147 the option to generate the final release version of the program.
3149 You can test for a macro \e{not} being defined by using
3150 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
3151 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
3152 \i\c{%elifndef}.
3155 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
3156 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
3158 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
3159 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
3161 For example, you may be working with a large project and not have control
3162 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
3163 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
3164 does exist.
3166 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
3167 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
3169 \c %ifmacro MyMacro 1-3
3171 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
3173 \c %else
3175 \c      %macro MyMacro 1-3
3177 \c              ; insert code to define the macro
3179 \c      %endmacro
3181 \c %endif
3183 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
3184 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
3185 conflict.
3187 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
3188 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
3189 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
3192 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
3193 stack}
3195 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
3196 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
3197 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
3198 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
3199 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
3201 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
3202 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
3205 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
3206 arbitrary numeric expressions}
3208 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
3209 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
3210 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
3211 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
3212 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
3214 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
3215 a critical expression (see \k{crit}).
3218 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
3219 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
3221 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
3222 Identity\I{testing, exact text identity}
3224 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
3225 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
3226 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
3227 Differences in white space are not counted.
3229 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
3231 For example, the following macro pushes a register or number on the
3232 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
3234 \c %macro  pushparam 1
3236 \c   %ifidni %1,ip
3237 \c         call    %%label
3238 \c   %%label:
3239 \c   %else
3240 \c         push    %1
3241 \c   %endif
3243 \c %endmacro
3245 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3246 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3247 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3248 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3250 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3251 Types\I{testing, token types}
3253 Some macros will want to perform different tasks depending on
3254 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3255 example, a string output macro might want to be able to cope with
3256 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3257 string.
3259 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3260 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3261 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3262 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3263 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3265 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3266 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3268 \c %macro writefile 2-3+
3270 \c   %ifstr %2
3271 \c         jmp     %%endstr
3272 \c     %if %0 = 3
3273 \c       %%str:    db      %2,%3
3274 \c     %else
3275 \c       %%str:    db      %2
3276 \c     %endif
3277 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3278 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3279 \c   %else
3280 \c                 mov     dx,%2
3281 \c                 mov     cx,%3
3282 \c   %endif
3283 \c                 mov     bx,%1
3284 \c                 mov     ah,0x40
3285 \c                 int     0x21
3287 \c %endmacro
3289 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3290 the following two ways:
3292 \c         writefile [file], strpointer, length
3293 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3295 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3296 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3297 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3298 it itself and works out the address and length for itself.
3300 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3301 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3302 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3303 which case, all but the first two would be lumped together into
3304 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3306 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3307 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3308 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3309 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3311 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3313 Some macros will want to do different things depending on if it is
3314 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3315 versus a multi-token sequence.
3317 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3318 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3319 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3321 For example:
3323 \c %iftoken 1
3325 will assemble the subsequent code, but
3327 \c %iftoken -1
3329 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3330 \c{-}, and the number \c{1}.
3332 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3333 variants are also provided.
3335 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3337 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3338 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3339 any tokens at all, whitespace excepted.
3341 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3342 variants are also provided.
3344 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3346 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3347 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3348 the \c{%!}\e{variable} directive exists.
3350 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3351 variants are also provided.
3353 Just as for \c{%!}\e{variable} the argument should be written as a
3354 string if it contains characters that would not be legal in an
3355 identifier.  See \k{getenv}.
3357 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3359 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3360 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3361 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3362 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3364 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3365 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3366 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3367 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3369 \c %assign i 0
3370 \c %rep    64
3371 \c         inc     word [table+2*i]
3372 \c %assign i i+1
3373 \c %endrep
3375 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3376 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3377 \c{[table+126]}.
3379 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3380 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3381 terminate the loop, like this:
3383 \c fibonacci:
3384 \c %assign i 0
3385 \c %assign j 1
3386 \c %rep 100
3387 \c %if j > 65535
3388 \c     %exitrep
3389 \c %endif
3390 \c         dw j
3391 \c %assign k j+i
3392 \c %assign i j
3393 \c %assign j k
3394 \c %endrep
3396 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3398 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3399 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3400 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3401 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3402 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3403 be gradually used up and other applications to start crashing.
3405 Note a maximum repeat count is limited by 62 bit number, though it
3406 is hardly possible that you ever need anything bigger.
3409 \H{files} Source Files and Dependencies
3411 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3413 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3415 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3416 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3417 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3419 \c %include "macros.mac"
3421 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3422 file containing the \c{%include} directive.
3424 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3425 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3426 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3427 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3428 line using the \c{-i} option.
3430 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3431 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3432 the form
3434 \c %ifndef MACROS_MAC
3435 \c     %define MACROS_MAC
3436 \c     ; now define some macros
3437 \c %endif
3439 then including the file more than once will not cause errors,
3440 because the second time the file is included nothing will happen
3441 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3443 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3444 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3445 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3448 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3450 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3451 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3452 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3453 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3455 For example,
3457 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3459 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3460 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3463 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3465 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3466 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3467 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3469 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3470 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3471 \c{INCBIN} directive looks like:
3473 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3474 \c %pathsearch dep %1
3475 \c %depend dep
3476 \c         incbin dep,%2
3477 \c %endmacro
3479 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3480 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3481 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3484 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3486 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3487 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3488 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3489 described in \k{macropkg}.
3491 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3492 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3493 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3494 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3496 \c %use altreg
3497 \c %use 'altreg'
3499 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3500 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3501 form \c{__?USE_}\e{package}\c{?__} is also defined, see \k{use_def}.
3503 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3505 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3506 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3507 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3508 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3509 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3510 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3511 able to nest these loops.
3513 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3514 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3515 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3516 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3517 define labels that are local to a particular context on the stack.
3520 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3521 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3523 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3524 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3525 which is the name of the context. For example:
3527 \c %push    foobar
3529 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3530 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3531 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3532 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3533 single macro definition.)
3535 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3536 context from the context stack and destroys it, along with any
3537 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3538 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3541 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3543 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3544 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3545 is used to define a label which is local to the context on the top
3546 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3547 above could be implemented by means of:
3549 \c %macro repeat 0
3551 \c     %push   repeat
3552 \c     %$begin:
3554 \c %endmacro
3556 \c %macro until 1
3558 \c         j%-1    %$begin
3559 \c     %pop
3561 \c %endmacro
3563 and invoked by means of, for example,
3565 \c         mov     cx,string
3566 \c         repeat
3567 \c         add     cx,3
3568 \c         scasb
3569 \c         until   e
3571 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3572 in \c{AL}.
3574 If you need to define, or access, labels local to the context
3575 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3576 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3579 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3581 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3582 a particular context, in just the same way:
3584 \c %define %$localmac 3
3586 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3587 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3588 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3591 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup} \e{(deprecated)}
3593 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3594 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3595 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3596 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3597 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3598 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3599 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3600 result in an \e{expression syntax error}.
3602 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3604 \c %macro ctxthru 0
3605 \c %push ctx1
3606 \c     %assign %$external 1
3607 \c         %push ctx2
3608 \c             %assign %$internal 1
3609 \c             mov eax, %$external
3610 \c             mov eax, %$internal
3611 \c         %pop
3612 \c %pop
3613 \c %endmacro
3615 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3616 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3617 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3618 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3619 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3620 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3621 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3622 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3623 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3625 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3627 \c %macro ctxthru 0
3628 \c %push ctx1
3629 \c     %assign %$external 1
3630 \c         %push ctx2
3631 \c             %assign %$internal 1
3632 \c             mov eax, %$$external
3633 \c             mov eax, %$internal
3634 \c         %pop
3635 \c %pop
3636 \c %endmacro
3638 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3639 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3640 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3641 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3642 unintuitive or erroneous.
3645 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3647 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3648 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3649 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3650 have the side effect of destroying all context-local labels and
3651 macros associated with the context that was just popped.
3653 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3654 with a different name, without touching the associated macros and
3655 labels. So you could replace the destructive code
3657 \c %pop
3658 \c %push   newname
3660 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3663 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3665 This example makes use of almost all the context-stack features,
3666 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3667 implement a block IF statement as a set of macros.
3669 \c %macro if 1
3671 \c     %push if
3672 \c     j%-1  %$ifnot
3674 \c %endmacro
3676 \c %macro else 0
3678 \c   %ifctx if
3679 \c         %repl   else
3680 \c         jmp     %$ifend
3681 \c         %$ifnot:
3682 \c   %else
3683 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3684 \c   %endif
3686 \c %endmacro
3688 \c %macro endif 0
3690 \c   %ifctx if
3691 \c         %$ifnot:
3692 \c         %pop
3693 \c   %elifctx      else
3694 \c         %$ifend:
3695 \c         %pop
3696 \c   %else
3697 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3698 \c   %endif
3700 \c %endmacro
3702 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3703 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3704 that the macros are issued in the right order (for example, not
3705 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3706 not.
3708 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3709 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3710 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3711 to do different things depending on whether the context on top of
3712 the stack is \c{if} or \c{else}.
3714 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3715 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3716 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3717 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3718 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3720 A sample usage of these macros might look like:
3722 \c         cmp     ax,bx
3724 \c         if ae
3725 \c                cmp     bx,cx
3727 \c                if ae
3728 \c                        mov     ax,cx
3729 \c                else
3730 \c                        mov     ax,bx
3731 \c                endif
3733 \c         else
3734 \c                cmp     ax,cx
3736 \c                if ae
3737 \c                        mov     ax,cx
3738 \c                endif
3740 \c         endif
3742 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3743 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3744 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3745 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3748 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3750 The following preprocessor directives provide a way to use
3751 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3753 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3755 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3757 \b\c{%local}  (see \k{local})
3760 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3762 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3763 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3764 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3766 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3767 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3768 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3769 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3771 \c some_function:
3773 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3774 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3775 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3777 \c         mov     ax,[i]
3778 \c         mov     bx,[j_ptr]
3779 \c         add     ax,[bx]
3780 \c         ret
3782 \c     %pop                       ; restore original context
3784 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3785 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3786 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3787 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3790 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3792 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3793 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3794 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3795 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3796 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3798 \c %stacksize flat
3800 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3801 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3802 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3804 \c %stacksize flat64
3806 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3807 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3808 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3810 \c %stacksize large
3812 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3813 assumes that a far form of call was used to get to this address
3814 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3816 \c %stacksize small
3818 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3819 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3820 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3821 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3822 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3823 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3824 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3825 (see \k{local}).
3828 \S{local} \i\c{%local} Directive
3830 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3831 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3832 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3833 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3834 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3835 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3836 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3837 instruction.
3838 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3839 An example of its use is the following:
3841 \c silly_swap:
3843 \c     %push mycontext             ; save the current context
3844 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3845 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3846 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3848 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3849 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3850 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3851 \c         mov     ax,bx
3852 \c         mov     dx,cx
3853 \c         mov     bx,[old_ax]
3854 \c         mov     cx,[old_dx]
3855 \c         leave                   ; restore old bp
3856 \c         ret                     ;
3858 \c     %pop                        ; restore original context
3860 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3861 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3862 current context before the \c{%local} directive may be used.
3863 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3864 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3865 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3866 as shown in the example.
3869 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3871 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3872 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3873 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3874 right macros by means of code like this:
3876 \c %ifdef F1
3877 \c     ; do some setup
3878 \c %elifdef F2
3879 \c     ; do some different setup
3880 \c %else
3881 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3882 \c %endif
3884 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3885 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3886 having to wait until the program crashes on being run and then not
3887 knowing what went wrong.
3889 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3891 \c %ifdef F1
3892 \c     ; do some setup
3893 \c %elifdef F2
3894 \c     ; do some different setup
3895 \c %else
3896 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3897 \c     %define F1
3898 \c %endif
3900 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3901 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3902 depend on symbol values.
3904 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3905 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3906 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3907 messages.
3909 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3910 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3911 are expanded in it, which can be used to display more information to
3912 the user.  For example:
3914 \c %if foo > 64
3915 \c     %assign foo_over foo-64
3916 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3917 \c %endif
3920 \H{pragma} \i\c{%pragma}: Setting Options
3922 The \c{%pragma} directive controls a number of options in
3923 NASM. Pragmas are intended to remain backwards compatible, and
3924 therefore an unknown \c{%pragma} directive is not an error.
3926 The various pragmas are documented with the options they affect.
3928 The general structure of a NASM pragma is:
3930 \c{%pragma} \e{namespace} \e{directive} [\e{arguments...}]
3932 Currently defined namespaces are:
3934 \b \c{ignore}: this \c{%pragma} is unconditionally ignored.
3936 \b \c{preproc}: preprocessor, see \k{pragma-preproc}.
3938 \b \c{limit}: resource limits, see \k{opt-limit}.
3940 \b \c{asm}: the parser and assembler proper. Currently no such pragmas
3941 are defined.
3943 \b \c{list}: listing options, see \k{opt-L}.
3945 \b \c{file}: general file handling options. Currently no such pragmas
3946 are defined.
3948 \b \c{input}: input file handling options. Currently no such pragmas
3949 are defined.
3951 \b \c{output}: output format options.
3953 \b \c{debug}: debug format options.
3955 In addition, the name of any output or debug format, and sometimes
3956 groups thereof, also constitue \c{%pragma} namespaces. The namespaces
3957 \c{output} and \c{debug} simply refer to \e{any} output or debug
3958 format, respectively.
3960 For example, to prepend an underscore to global symbols regardless of
3961 the output format (see \k{mangling}):
3963 \c %pragma output gprefix _
3965 ... whereas to prepend an underscore to global symbols only when the
3966 output is either \c{win32} or \c{win64}:
3968 \c %pragma win gprefix _
3971 \S{pragma-preproc} Preprocessor Pragmas
3973 The only preprocessor \c{%pragma} defined in NASM 2.15 is:
3975 \b \c{%pragma preproc sane_empty_expansion}: disables legacy
3976 compatibility handling of braceless empty arguments to multi-line
3977 macros. See \k{mlmacro} and \k{opt-w}.
3980 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3982 \S{line} \i\c{%line} Directive
3984 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3985 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3986 this other file would be an original source file, with the current
3987 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3988 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3989 number of the original source file, instead of the file that is being
3990 read by NASM.
3992 This preprocessor directive is not generally used directly by
3993 programmers, but may be of interest to preprocessor authors.  The
3994 usage of the \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3996 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3998 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3999 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
4000 which specifies a line increment value; each line of the input file
4001 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
4002 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
4003 specifies the file name of the original source file. It may be a
4004 quoted string.
4006 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
4007 all file name and line numbers relative to the values specified
4008 therein.
4010 If the command line option \i\c{--no-line} is given, all \c{%line}
4011 directives are ignored. This may be useful for debugging preprocessed
4012 code. See \k{opt-no-line}.
4014 Starting in NASM 2.15, \c{%line} directives are processed before any
4015 other processing takes place.
4017 \# This isn't a directive, it should be moved elsewhere...
4018 \S{getenv} \i\c{%!}\e{variable}: Read an Environment Variable.
4020 The \c{%!}\e{variable} directive makes it possible to read the value of an
4021 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
4022 to store the contents of an environment variable into a string, which
4023 could be used at some other point in your code.
4025 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO},
4026 and you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program as
4027 a quoted string. You could do that as follows:
4029 \c %defstr FOO          %!FOO
4031 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
4033 If the name of the environment variable contains non-identifier
4034 characters, you can use string quotes to surround the name of the
4035 variable, for example:
4037 \c %defstr C_colon      %!'C:'
4040 \S{clear} \i\c\{%clear}: Clear All Macro Definitions
4042 The directive \c{%clear} clears all definitions of a certain type,
4043 \e{including the ones defined by NASM itself.} This can be useful when
4044 preprocessing non-NASM code, or to drop backwards compatibility
4045 aliases.
4047 The syntax is:
4049 \c    %clear [global|context] type...
4051 ... where \c{context} indicates that this applies to context-local
4052 macros only; the default is \c{global}.
4054 \c{type} can be one or more of:
4056 \b \c{define}   single-line macros
4058 \b \c{defalias} single-line macro aliases (useful to remove backwards
4059 compatibility aliases)
4061 \b \c{alldefine} same as \c{define defalias}
4063 \b \c{macro}     multi-line macros
4065 \b \c{all}       same as \c{alldefine macro} (default)
4067 In NASM 2.14 and earlier, only the single syntax \c{%clear} was
4068 supported, which is equivalent to \c{%clear global all}.
4073 \C{stdmac} \i{Standard Macros}
4075 NASM defines a set of standard macros, which are already defined when
4076 it starts to process any source file. If you really need a program to
4077 be assembled with no pre-defined macros, you can use the \i\c{%clear}
4078 directive to empty the preprocessor of everything but context-local
4079 preprocessor variables and single-line macros, see \k{clear}.
4081 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
4082 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
4083 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
4084 described here.
4086 For compability with NASM versions before NASM 2.15, most standard
4087 macros of the form \c{__?foo?__} have aliases of form \c{__foo__} (see
4088 \k{defalias}). These can be removed with the directive \c{%clear
4089 defalias}.
4092 \H{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
4094 The single-line macros \i\c{__?NASM_MAJOR?__}, \i\c{__?NASM_MINOR?__},
4095 \i\c{__?NASM_SUBMINOR?__} and \i\c{__?_NASM_PATCHLEVEL?__} expand to the
4096 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
4097 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
4098 example, \c{__?NASM_MAJOR?__} would be defined to be 0, \c{__?NASM_MINOR?__}
4099 would be defined as 98, \c{__?NASM_SUBMINOR?__} would be defined to 32,
4100 and \c{__?_NASM_PATCHLEVEL?__} would be defined as 1.
4102 Additionally, the macro \i\c{__?NASM_SNAPSHOT?__} is defined for
4103 automatically generated snapshot releases \e{only}.
4106 \S{stdmacverid} \i\c{__?NASM_VERSION_ID?__}: \i{NASM Version ID}
4108 The single-line macro \c{__?NASM_VERSION_ID?__} expands to a dword integer
4109 representing the full version number of the version of nasm being used.
4110 The value is the equivalent to \c{__?NASM_MAJOR?__}, \c{__?NASM_MINOR?__},
4111 \c{__?NASM_SUBMINOR?__} and \c{__?_NASM_PATCHLEVEL?__} concatenated to
4112 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
4113 would be equivalent to:
4115 \c         dd      0x00622001
4119 \c         db      1,32,98,0
4121 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
4122 line is used just to give an indication of the order that the separate
4123 values will be present in memory.
4126 \S{stdmacverstr} \i\c{__?NASM_VER?__}: \i{NASM Version string}
4128 The single-line macro \c{__?NASM_VER?__} expands to a string which defines
4129 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
4131 \c         db      __?NASM_VER?__
4133 would expand to
4135 \c         db      "0.98.32"
4138 \H{fileline} \i\c{__?FILE?__} and \i\c{__?LINE?__}: File Name and Line Number
4140 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
4141 name and line number containing the current instruction. The macro
4142 \c{__?FILE?__} expands to a string constant giving the name of the
4143 current input file (which may change through the course of assembly
4144 if \c{%include} directives are used), and \c{__?LINE?__} expands to a
4145 numeric constant giving the current line number in the input file.
4147 These macros could be used, for example, to communicate debugging
4148 information to a macro, since invoking \c{__?LINE?__} inside a macro
4149 definition (either single-line or multi-line) will return the line
4150 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
4151 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
4152 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
4153 line number in \c{EAX} and outputs something like \c{line 155: still
4154 here}. You could then write a macro:
4156 \c %macro  notdeadyet 0
4158 \c         push    eax
4159 \c         mov     eax,__?LINE?__
4160 \c         call    stillhere
4161 \c         pop     eax
4163 \c %endmacro
4165 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
4166 find the crash point.
4169 \H{bitsm} \i\c{__?BITS?__}: Current Code Generation Mode
4171 The \c{__?BITS?__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
4172 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
4173 number of 16, 32 or 64. \c{__?BITS?__} receives the specified mode number and
4174 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
4175 mode-dependent macros.
4177 \H{ofmtm} \i\c{__?OUTPUT_FORMAT?__}: Current Output Format
4179 The \c{__?OUTPUT_FORMAT?__} standard macro holds the current output
4180 format name, as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type
4181 \c{nasm -h} for a list.
4183 \c %ifidn __?OUTPUT_FORMAT?__, win32
4184 \c  %define NEWLINE 13, 10
4185 \c %elifidn __?OUTPUT_FORMAT?__, elf32
4186 \c  %define NEWLINE 10
4187 \c %endif
4189 \H{dfmtm} \i\c{__?DEBUG_FORMAT?__}: Current Debug Format
4191 If debugging information generation is enabled, The
4192 \c{__?DEBUG_FORMAT?__} standard macro holds the current debug format
4193 name as specified by the \c{-F} or \c{-g} option or the output format
4194 default. Type \c{nasm -f} \e{output} \c{y} for a list.
4196 \c{__?DEBUG_FORMAT?__} is not defined if debugging is not enabled, or if
4197 the debug format specified is \c{null}.
4199 \H{datetime} Assembly Date and Time Macros
4201 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
4202 assembly session.
4204 \b The \i\c{__?DATE?__} and \i\c{__?TIME?__} macros give the assembly date and
4205 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
4206 respectively.)
4208 \b The \i\c{__?DATE_NUM?__} and \i\c{__?TIME_NUM?__} macros give the assembly
4209 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
4210 \c{HHMMSS} respectively.
4212 \b The \i\c{__?UTC_DATE?__} and \i\c{__?UTC_TIME?__} macros give the assembly
4213 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
4214 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
4215 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
4217 \b The \i\c{__?UTC_DATE_NUM?__} and \i\c{__?UTC_TIME_NUM?__} macros give the
4218 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
4219 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
4220 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
4221 undefined.
4223 \b The \c{__?POSIX_TIME?__} macro is defined as a number containing the
4224 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
4225 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
4226 available on the host platform, otherwise it is computed using the
4227 local time as if it was UTC.
4229 All instances of time and date macros in the same assembly session
4230 produce consistent output.  For example, in an assembly session
4231 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
4232 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
4233 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
4234 clock:
4236 \c       __?DATE?__             "2010-01-01"
4237 \c       __?TIME?__             "00:00:42"
4238 \c       __?DATE_NUM?__         20100101
4239 \c       __?TIME_NUM?__         000042
4240 \c       __?UTC_DATE?__         "2009-12-31"
4241 \c       __?UTC_TIME?__         "21:00:42"
4242 \c       __?UTC_DATE_NUM?__     20091231
4243 \c       __?UTC_TIME_NUM?__     210042
4244 \c       __?POSIX_TIME?__       1262293242
4247 \H{use_def} \I\c{__?USE_*?__}\c{__?USE_}\e{package}\c{?__}: Package
4248 Include Test
4250 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
4251 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
4252 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
4253 testing if a particular package is invoked or not.
4255 For example, if the \c{altreg} package is included (see
4256 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__?USE_ALTREG?__} is defined.
4259 \H{pass_macro} \i\c{__?PASS?__}: Assembly Pass
4261 The macro \c{__?PASS?__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
4262 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
4263 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
4264 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
4266 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
4267 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
4268 change in future versions of NASM.}
4271 \H{strucs} \i{Structure Data Types}
4273 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
4275 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
4276 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
4277 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
4278 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
4280 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
4281 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
4282 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
4283 the value of the base offset, and the name of the data type with the
4284 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
4285 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
4286 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
4287 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
4288 the definition.
4290 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
4291 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
4293 \c struc   mytype
4295 \c   mt_long:      resd    1
4296 \c   mt_word:      resw    1
4297 \c   mt_byte:      resb    1
4298 \c   mt_str:       resb    32
4300 \c endstruc
4302 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
4303 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
4304 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
4305 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
4307 The reason why the structure type name is defined at zero by default
4308 is a side effect of allowing structures to work with the local label
4309 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
4310 more than one structure, you can define the above structure like this:
4312 \c struc mytype
4314 \c   .long:        resd    1
4315 \c   .word:        resw    1
4316 \c   .byte:        resb    1
4317 \c   .str:         resb    32
4319 \c endstruc
4321 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
4322 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
4324 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
4325 support any form of period notation to refer to the elements of a
4326 structure once you have one (except the above local-label notation),
4327 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
4328 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
4329 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
4330 ax,[mystruc+mytype.word]}.
4332 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
4333 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
4335 \c push ebp
4336 \c mov ebp, esp
4337 \c sub esp, 40
4339 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
4341 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
4343 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
4344 a base offset:
4346 \c struc mytype, -40
4348 And access an element this way:
4350 \c mov [ebp + mytype.word], ax
4353 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
4354 \i{Instances of Structures}
4356 Having defined a structure type, the next thing you typically want
4357 to do is to declare instances of that structure in your data
4358 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4359 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4360 you code something like this:
4362 \c mystruc:
4363 \c     istruc mytype
4365 \c         at mt_long, dd      123456
4366 \c         at mt_word, dw      1024
4367 \c         at mt_byte, db      'x'
4368 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4370 \c     iend
4372 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4373 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4374 specified structure field, and then to declare the specified data.
4375 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4376 they were specified in the structure definition.
4378 If the data to go in a structure field requires more than one source
4379 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4380 the \c{AT} line. For example:
4382 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4383 \c                     db      190,100,0
4385 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4386 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4387 line:
4389 \c         at mt_str
4390 \c                 db      'hello, world'
4391 \c                 db      13,10,0
4393 \H{alignment} \i{Alignment} Control
4395 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Code and Data Alignment
4397 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4398 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4399 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4400 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4402 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4403 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4404 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4405 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4406 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4408 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4409 both compute the number of additional bytes required to bring the
4410 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4411 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4412 perform the alignment.
4414 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4415 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4416 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4417 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4418 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4419 except for special purposes.
4421 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4422 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4423 power of two, or if their second argument generates more than one
4424 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4425 thing.
4427 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4428 be used within structure definitions:
4430 \c struc mytype2
4432 \c   mt_byte:
4433 \c         resb 1
4434 \c         alignb 2
4435 \c   mt_word:
4436 \c         resw 1
4437 \c         alignb 4
4438 \c   mt_long:
4439 \c         resd 1
4440 \c   mt_str:
4441 \c         resb 32
4443 \c endstruc
4445 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4446 relative to the base of the structure.
4448 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4449 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4450 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4451 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4452 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4453 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4454 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4456 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4457 See \k{sectalign} for details.
4459 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4462 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4464 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4465 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4466 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4468 For example the directive
4470 \c SECTALIGN 16
4472 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4473 not be decreased, the magnitude may grow only.
4475 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4476 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4477 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4478 at all use the directive
4480 \c SECTALIGN OFF
4482 It is still possible to turn in on again by
4484 \c SECTALIGN ON
4486 Note that \c{SECTALIGN <ON|OFF>} affects only the \c{ALIGN}/\c{ALIGNB} directives,
4487 not an explicit \c{SECTALIGN} directive.
4489 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4491 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4492 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4493 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4494 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4496 The names of standard macro packages are case insensitive and can be
4497 quoted or not.
4499 As of version 2.15, NASM has \c{%ifusable} and \c{%ifusing} directives to help
4500 the user understand whether an individual package available in this version of
4501 NASM (\c{%ifusable}) or a particular package already loaded (\c{%ifusing}).
4504 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4506 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4507 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4508 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4509 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4510 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4511 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4513 Example use:
4515 \c %use altreg
4517 \c proc:
4518 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4519 \c       ret
4521 See also \k{reg64}.
4524 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4526 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4527 macro which is more powerful than the default (and
4528 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4529 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4530 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4531 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4532 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4533 sequence.
4535 The specific instructions generated can be controlled with the
4536 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4537 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4538 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4539 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4541 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4542 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4543 default.
4545 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4546 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4547 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4549 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4550 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4551 threshold is 16.
4553 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4554 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4555 threshold is 16.
4557 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4558 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4559 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4560 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4562 The macro \i\c{__?ALIGNMODE?__} is defined to contain the current
4563 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__?ALIGN_}
4564 are used internally by this macro package.
4567 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4569 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4571 \c %define Inf             __?Infinity?__
4572 \c %define NaN             __?QNaN?__
4573 \c %define QNaN            __?QNaN?__
4574 \c %define SNaN            __?SNaN?__
4576 \c %define float8(x)       __?float8?__(x)
4577 \c %define float16(x)      __?float16?__(x)
4578 \c %define float32(x)      __?float32?__(x)
4579 \c %define float64(x)      __?float64?__(x)
4580 \c %define float80m(x)     __?float80m?__(x)
4581 \c %define float80e(x)     __?float80e?__(x)
4582 \c %define float128l(x)    __?float128l?__(x)
4583 \c %define float128h(x)    __?float128h?__(x)
4586 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4588 This package contains a set of macros which implement integer
4589 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4590 are most conveniently accessed via this macro package.
4592 The macros provided are:
4594 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4596 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4597 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4598 between the functions is their respective behavior if the argument
4599 provided is not a power of two.
4601 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generates an error if
4602 the argument is not a power of two.
4604 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4605 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4607 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4608 power of two.
4610 The functions \i\c{ilog2fw()} (alias \i\c{ilog2w()}) and
4611 \i\c{ilog2cw()} generate a warning if the argument is not a power of
4612 two, but otherwise behaves like \c{ilog2f()} and \c{ilog2c()},
4613 respectively.
4615 \H{pkg_masm} \i\c{masm}: \i{MASM compatibility}
4617 Since version 2.15, NASM has a MASM compatibility package with minimal
4618 functionality, as intended to be used primarily with machine-generated code.
4619 It does not include any "programmer-friendly" shortcuts, nor does it in any way
4620 support ASSUME, symbol typing, or MASM-style structures.
4622 Currently, the MASM compatibility package emulates only the PTR keyword and
4623 recognize syntax displacement[index] for memory operations.
4625 To enable the package, use the directive:
4627 \c{%use masm}
4630 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4632 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4633 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4634 directives. These are described in this chapter.
4636 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4637 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4638 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4639 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4640 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4641 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4643 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4644 directives are not.
4646 In addition to the universal directives described in this chapter,
4647 each object file format can optionally supply extra directives in
4648 order to control particular features of that file format. These
4649 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4650 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4653 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4655 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4656 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4657 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4658 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4660 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4661 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf*}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4662 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4663 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4664 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4665 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4666 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4667 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4669 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4670 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4671 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4672 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4673 device drivers and boot loader software.
4675 The \c{BITS} directive can also be used to generate code for a
4676 different mode than the standard one for the output format.
4678 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4679 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4680 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4681 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4683 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4684 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4685 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4686 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4687 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4688 need an 0x67.
4690 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4691 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4692 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4694 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4695 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4696 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4697 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4698 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4699 necessary.
4701 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4702 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4703 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4704 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4705 REX prefix is used.
4707 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4708 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4709 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4711 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4713 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4715 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4716 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4719 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4721 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4722 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4723 specify most features directly.  However, this is occasionally
4724 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4725 to use.
4727 Currently, \c{DEFAULT} can set \c{REL} & \c{ABS} and \c{BND} & \c{NOBND}.
4729 \S{REL & ABS} \i\c{REL} & \i\c{ABS}: RIP-relative addressing
4731 This sets whether registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative
4732 or not. By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4733 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4734 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4735 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4737 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4738 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4739 other special functions in 64-bit mode, and generating
4740 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4742 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4744 \S{BND & NOBND} \i\c{BND} & \i\c{NOBND}: \c{BND} prefix
4746 If \c{DEFAULT BND} is set, all bnd-prefix available instructions following
4747 this directive are prefixed with bnd. To override it, \c{NOBND} prefix can
4748 be used.
4750 \c  DEFAULT BND
4751 \c      call foo            ; BND will be prefixed
4752 \c      nobnd call foo      ; BND will NOT be prefixed
4754 \c{DEFAULT NOBND} can disable \c{DEFAULT BND} and then \c{BND} prefix will be
4755 added only when explicitly specified in code.
4757 \c{DEFAULT BND} is expected to be the normal configuration for writing
4758 MPX-enabled code.
4760 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4761 Sections}
4763 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4764 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4765 which section of the output file the code you write will be
4766 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4767 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4768 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4769 define a new section, if you try to switch to a section that does
4770 not (yet) exist.
4772 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4773 \k{multisec}), all support
4774 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4775 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4776 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4777 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4778 name that has one.
4781 \S{sectmac} The \i\c{__?SECT?__} Macro
4783 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4784 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4785 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4786 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4787 defines the single-line macro \c{__?SECT?__} to be the primitive
4788 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4789 it. So the user-level directive
4791 \c         SECTION .text
4793 expands to the two lines
4795 \c %define __?SECT?__        [SECTION .text]
4796 \c         [SECTION .text]
4798 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4799 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4800 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4802 \c %macro  writefile 2+
4804 \c         [section .data]
4806 \c   %%str:        db      %2
4807 \c   %%endstr:
4809 \c         __?SECT?__
4811 \c         mov     dx,%%str
4812 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4813 \c         mov     bx,%1
4814 \c         mov     ah,0x40
4815 \c         int     0x21
4817 \c %endmacro
4819 This form of the macro, once passed a string to output, first
4820 switches temporarily to the data section of the file, using the
4821 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4822 \c{__?SECT?__}. It then declares its string in the data section, and
4823 then invokes \c{__?SECT?__} to switch back to \e{whichever} section
4824 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4825 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4826 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4827 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4828 code in any of several separate code sections.
4831 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4833 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4834 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4835 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4836 given absolute address. The only instructions you can use in this
4837 mode are the \c{RESB} family.
4839 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4841 \c absolute 0x1A
4843 \c     kbuf_chr    resw    1
4844 \c     kbuf_free   resw    1
4845 \c     kbuf        resw    16
4847 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4848 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4849 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4851 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4852 redefines the \i\c{__?SECT?__} macro when it is invoked.
4854 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4855 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__?SECT?__}).
4857 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4858 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4859 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4860 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4862 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4864 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4866 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4867 \c setup:
4868 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4870 \c absolute setup
4872 \c runtimevar1     resw    1
4873 \c runtimevar2     resd    20
4875 \c tsr_end:
4877 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4878 after the setup has finished running, the space it took up can be
4879 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4880 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4881 needs to be made resident.
4884 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4886 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4887 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4888 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4889 defined in some other module and needs to be referred to by this
4890 one. Not every object-file format can support external variables:
4891 the \c{bin} format cannot.
4893 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4894 argument is the name of a symbol:
4896 \c extern  _printf
4897 \c extern  _sscanf,_fscanf
4899 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4900 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4901 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4902 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4903 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4904 by means of the directive
4906 \c extern  _variable:wrt dgroup
4908 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4909 only in that it can take only one argument at a time: the support
4910 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4912 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4913 will quietly ignore the second and later redeclarations.
4915 If a variable is declared both \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, or if it is
4916 declared as \c{EXTERN} and then defined, it will be treated as
4917 \c{GLOBAL}. If a variable is declared both as \c{COMMON} and
4918 \c{EXTERN}, it will be treated as \c{COMMON}.
4921 \H{required} \i\c{REQUIRED}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4923 The \c{REQUIRED} keyword is similar to \c{EXTERN} one. The difference is that
4924 the \c{EXTERN} keyword as of version 2.15 does not generate unknown symbols, as
4925 this behavior is highly undesirable when using common header files,
4926 because it might cause the linker to pull in a bunch of unnecessary modules,
4927 depending on how smart the linker is.
4929 If the old behavior is required, use \c{REQUIRED} keyword instead.
4932 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4934 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4935 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4936 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4937 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4938 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4940 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4941 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4942 \c{GLOBAL} directive. For example:
4944 \c global _main
4945 \c _main:
4946 \c         ; some code
4948 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4949 extensions by means of a colon. The ELF object format, for example,
4950 lets you specify whether global data items are functions or data:
4952 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4954 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4955 user-level form only in that it can take only one argument at a
4956 time.
4959 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4961 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4962 A common variable is much like a global variable declared in the
4963 uninitialized data section, so that
4965 \c common  intvar  4
4967 is similar in function to
4969 \c global  intvar
4970 \c section .bss
4972 \c intvar  resd    1
4974 The difference is that if more than one module defines the same
4975 common variable, then at link time those variables will be
4976 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4977 at the same piece of memory.
4979 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4980 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4981 variables to be NEAR or FAR, and the ELF format allows you to specify
4982 the alignment requirements of a common variable:
4984 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4985 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4987 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4988 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4989 only one argument at a time.
4991 \H{static} \i\c{STATIC}: Local Symbols within Modules
4993 Opposite to \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, \c{STATIC} is local symbol, but
4994 should be named according to the global mangling rules (named by
4995 analogy with the C keyword \c{static} as applied to functions or
4996 global variables).
4998 \c static foo
4999 \c foo:
5000 \c          ; codes
5002 Unlike \c{GLOBAL}, \c{STATIC} does not allow object formats to accept
5003 private extensions mentioned in \k{global}.
5005 \H{mangling} \i\c{(G|L)PREFIX}, \i\c{(G|L)POSTFIX}: Mangling Symbols
5007 \c{PREFIX}, \c{GPREFIX}, \c{LPREFIX}, \c{POSTFIX}, \c{GPOSTFIX}, and
5008 \c{LPOSTFIX} directives can prepend or append a string to a certain
5009 type of symbols, normally to fit specific ABI conventions
5011 \b\c{PREFIX}|\c{GPREFIX}: Prepend the argument to all \c{EXTERN}
5012 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols.
5014 \b\c{LPREFIX}: Prepend the argument to all other symbols
5015 such as local labels and backend defined symbols.
5017 \b\c{POSTFIX}|\c{GPOSTFIX}: Append the argument to all \c{EXTERN}
5018 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols.
5020 \b\c{LPOSTFIX}: Append the argument to all other symbols
5021 such as local labels and backend defined symbols.
5023 These a macros implemented as pragmas, and using \c{%pragma} syntax
5024 can be restricted to specific backends (see \k{pragma}):
5026 \c %pragma macho lprefix L_
5028 Command line options are also available. See also \k{opt-pfix}.
5030 One example which supports many ABIs:
5032 \c ; The most common conventions
5033 \c %pragma output gprefix _
5034 \c %pragma output lprefix L_
5035 \c ; ELF uses a different convention
5036 \c %pragma elf    gprefix                       ; empty
5037 \c %pragma elf    lprefix .L
5039 Some toolchains is aware of a particular prefix for its own optimization
5040 options, such as code elimination. For instance, Mach-O backend has a
5041 linker that uses a simplistic naming scheme to chunk up sections into a
5042 meta section. When the \c{subsections_via_symbols} directive
5043 (\k{macho-ssvs}) is declared, each symbol is the start of a
5044 separate block. The meta section is, then, defined to include sections
5045 before the one that starts with a 'L'. \c{LPREFIX} is useful here to mark
5046 all local symbols with the 'L' prefix to be excluded to the meta section.
5047 It converts local symbols compatible with the particular toolchain.
5048 Note that local symbols declared with \c{STATIC} (\k{static})
5049 are excluded from the symbol mangling and also not marked as global.
5052 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
5054 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
5055 are available on the specified CPU.
5057 Options are:
5059 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
5061 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
5063 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
5065 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
5067 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
5069 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
5071 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
5073 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
5075 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
5077 \b\c{CPU P2}            Same as 686
5079 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
5081 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
5083 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
5085 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
5087 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
5089 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
5091 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
5093 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
5094 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
5095 instructions are available.
5098 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
5100 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
5101 denormals are supported.  The following options can be set to alter
5102 this behaviour:
5104 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
5106 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
5108 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
5110 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
5112 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
5114 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
5116 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
5118 The standard macros \i\c{__?FLOAT_DAZ?__}, \i\c{__?FLOAT_ROUND?__}, and
5119 \i\c{__?FLOAT?__} contain the current state, as long as the programmer
5120 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
5122 \c{__?FLOAT?__} contains the full set of floating-point settings; this
5123 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
5126 \H{asmdir-warning} \i\c{[WARNING]}: Enable or disable warnings
5128 The \c{[WARNING]} directive can be used to enable or disable classes
5129 of warnings in the same way as the \c{-w} option, see \k{opt-w} for
5130 more details about warning classes.
5132 \b \c{[warning +}\e{warning-class}\c{]} enables warnings for
5133    \e{warning-class}.
5135 \b \c{[warning -}\e{warning-class}\c{]} disables warnings for
5136    \e{warning-class}.
5138 \b \c{[warning *}\e{warning-class}\c{]} restores \e{warning-class} to
5139    the original value, either the default value or as specified on the
5140    command line.
5142 \b \c{[warning push]} saves the current warning state on a stack.
5144 \b \c{[warning pop]} restores the current warning state from the stack.
5146 The \c{[WARNING]} directive also accepts the \c{all}, \c{error} and
5147 \c{error=}\e{warning-class} specifiers.
5149 No "user form" (without the brackets) currently exists.
5152 \C{outfmt} \i{Output Formats}
5154 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
5155 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
5156 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
5157 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
5158 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
5159 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
5161 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
5162 output file based on the input file name and the chosen output
5163 format. This will be generated by removing the \i{extension}
5164 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
5165 name, and substituting an extension defined by the output format.
5166 The extensions are given with each format below.
5169 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
5171 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
5172 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
5173 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
5174 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
5175 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
5176 development.
5178 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
5179 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
5181 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
5182 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
5183 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
5184 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
5186 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
5187 leaves your file name as it is once the original extension has been
5188 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
5189 into a binary file called \c{binprog}.
5192 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
5194 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
5195 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
5196 directive is to specify the origin address which NASM will assume
5197 the program begins at when it is loaded into memory.
5199 For example, the following code will generate the longword
5200 \c{0x00000104}:
5202 \c         org     0x100
5203 \c         dd      label
5204 \c label:
5206 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
5207 which allows you to jump around in the object file and overwrite
5208 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
5209 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
5210 offset which is added to all internal address references within the
5211 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
5212 does. See \k{proborg} for further comments.
5215 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
5216 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
5218 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
5219 directive to allow you to specify the alignment requirements of
5220 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
5221 end of the section-definition line. For example,
5223 \c section .data   align=16
5225 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
5226 aligned on a 16-byte boundary.
5228 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
5229 section start address must be forced to zero. The alignment value
5230 given may be any power of two.\I{section alignment, in
5231 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
5234 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
5236 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
5237 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
5239 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
5240 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
5241 of course).
5243 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
5244 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
5245 \i\c{start=}.
5247 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
5248 for the calculation of all memory references within that section
5249 with \i\c{vstart=}.
5251 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
5252 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
5253 start address.
5255 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
5256 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
5257 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
5259 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
5260 is directed by default into the \c{.text} section.
5262 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
5263 by default.
5265 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
5266 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
5267 has been specified.
5269 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
5270 alignment has been specified.
5272 \b Sections may not overlap.
5274 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
5275 which may be used in your code.
5277 \S{map}\i{Map Files}
5279 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
5280 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
5281 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
5282 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
5283 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
5284 brackets must be used.
5287 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
5289 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
5290 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
5291 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
5292 similar utilities.
5294 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
5295 the \c{ith} file format.
5297 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
5300 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
5302 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
5303 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
5304 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
5305 similar utilities.
5307 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
5308 the \c{srec} file format.
5310 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
5313 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
5315 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
5316 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
5317 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
5318 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
5320 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5322 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
5323 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
5324 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
5325 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
5326 file format.
5328 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
5329 can call your segments anything you like. Typical names for segments
5330 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
5332 If your source file contains code before specifying an explicit
5333 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
5334 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
5336 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
5337 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
5338 address of the segment. So, for example:
5340 \c segment data
5342 \c dvar:   dw      1234
5344 \c segment code
5346 \c function:
5347 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
5348 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
5349 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
5350 \c         ret
5352 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
5353 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
5354 like
5356 \c extern  foo
5358 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
5359 \c       mov   ds,ax
5360 \c       mov   ax,data               ; a different segment
5361 \c       mov   es,ax
5362 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
5363 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
5366 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
5367 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
5369 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
5370 directive to allow you to specify various properties of the segment
5371 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
5372 end of the segment-definition line. For example,
5374 \c segment code private align=16
5376 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
5377 segment, and requires that the portion of it described in this code
5378 module must be aligned on a 16-byte boundary.
5380 The available qualifiers are:
5382 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
5383 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
5384 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
5385 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
5386 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
5387 than stuck end-to-end.
5389 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
5390 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
5391 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
5392 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
5393 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
5394 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
5395 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
5396 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
5397 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
5399 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
5400 indicates to the linker that segments of the same class should be
5401 placed near each other in the output file. The class name can be any
5402 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
5404 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
5405 as an argument, and provides overlay information to an
5406 overlay-capable linker.
5408 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
5409 the effect of recording the choice in the object file and also
5410 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
5411 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
5413 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
5414 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
5415 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
5416 defines the group if it is not already defined.
5418 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
5419 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
5420 are currently known to make sensible use of this feature;
5421 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
5422 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
5423 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
5425 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
5426 class, no overlay, and \c{USE16}.
5429 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
5431 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
5432 single segment register can be used to refer to all the segments in
5433 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
5434 you can code
5436 \c segment data
5438 \c         ; some data
5440 \c segment bss
5442 \c         ; some uninitialized data
5444 \c group dgroup data bss
5446 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
5447 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
5448 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
5449 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
5450 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
5451 segment register.
5453 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
5454 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
5455 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
5456 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
5457 base rather than the segment base.
5459 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
5460 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5461 segment which is part of more than one group will default to being
5462 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5464 A group does not have to contain any segments; you can still make
5465 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5466 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5467 \c{FLAT} with no segments in it.
5470 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5472 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5473 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5474 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5475 segment, group and symbol names that are written to the object file
5476 to be forced to upper case just before being written. Within a
5477 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5478 be written entirely in upper case if desired.
5480 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5483 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5484 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5486 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5487 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5488 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5489 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5491 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5492 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5493 wish to import and the name of the library you wish to import it
5494 from. For example:
5496 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5498 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5499 known in the library you are importing it from, in case this is not
5500 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5501 once you have imported it. For example:
5503 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5506 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5507 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5509 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5510 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5511 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5512 using the \c{EXPORT} directive.
5514 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5515 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5516 optional second parameter (separated by white space from the first)
5517 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5518 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5519 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5520 off.
5522 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5523 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5524 space. If further parameters are given, the external name must also
5525 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5526 available attributes are:
5528 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5529 resident by the system loader. This is an optimisation for
5530 frequently used symbols imported by name.
5532 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5533 does not make use of any initialized data.
5535 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5536 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5537 between 32-bit and 16-bit segments.
5539 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5540 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5541 the desired number.
5543 For example:
5545 \c     export  myfunc
5546 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5547 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5548 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5551 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5552 Point}
5554 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5555 define the program entry point, where execution will begin when the
5556 program is run. If the object file that defines the entry point is
5557 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5558 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5559 begin.
5562 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5563 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5565 If you declare an external symbol with the directive
5567 \c     extern  foo
5569 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5570 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5571 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5572 \c{foo} you will usually need to do something like
5574 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5575 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5576 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5578 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5579 is going to be accessible from a given segment or group, say
5580 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5581 simply code
5583 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5585 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5586 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5587 alternative form
5589 \c     extern  foo:wrt dgroup
5591 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5592 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5593 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5594 \c{foo wrt dgroup}.
5596 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5597 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5598 your program. It can also be applied to common variables: see
5599 \k{objcommon}.
5602 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5603 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5605 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5606 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5607 specify which your variables should be by the use of the syntax
5609 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5610 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5612 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5613 OMF specification says that they are declared as a number of
5614 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5615 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5616 five-byte elements or one ten-byte element.
5618 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5619 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5620 the variable size, to match when resolving common variables declared
5621 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5622 the element size on your far common variables. This is done by the
5623 following syntax:
5625 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5626 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5628 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5629 keyword is not required when an element size is specified, since
5630 only far commons may have element sizes at all. So the above
5631 declarations could equivalently be
5633 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5634 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5636 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5637 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5638 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5640 \c common  foo     10:wrt dgroup
5641 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5642 \c common  baz     24:wrt data:6
5645 \S{objdepend} Embedded File Dependency Information
5647 Since NASM 2.13.02, \c{obj} files contain embedded dependency file
5648 information.  To suppress the generation of dependencies, use
5650 \c %pragma obj nodepend
5653 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5655 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5656 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5657 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5658 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5660 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5662 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5663 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5664 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5665 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5666 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5667 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5668 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5669 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5672 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5673 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5675 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5676 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5677 and properties of sections you declare. Section types and properties
5678 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5679 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5680 these qualifiers.
5682 The available qualifiers are:
5684 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5685 code section. This marks the section as readable and executable, but
5686 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5687 section is code.
5689 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5690 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5691 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5692 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5694 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5695 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5696 constants in it.
5698 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5699 which is not included in the executable file by the linker, but may
5700 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5701 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5702 linker to interpret the contents of the section as command-line
5703 options.
5705 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5706 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5707 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5708 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5709 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5710 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5711 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5712 for data (and BSS) sections.
5713 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5714 alignment), though the value does not matter.
5716 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5717 qualifiers are:
5719 \c section .text    code  align=16
5720 \c section .data    data  align=4
5721 \c section .rdata   rdata align=8
5722 \c section .bss     bss   align=4
5724 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5726 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5728 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5729 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5730 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5731 designated read-only table and have alleged entry point verified
5732 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5733 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5734 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5735 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5736 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5737 will not be performed for application in question. Table omission is by
5738 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5739 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5740 \c{/safeseh} command line option.
5742 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5743 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5744 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5746 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5748 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5750 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5751 line to source code:
5753 \c $@feat.00 equ 1
5755 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5756 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5757 developer would choose to assign another value in source file, it would
5758 still be perfectly possible.
5760 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5761 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5762 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5763 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5764 table." Its typical use would be:
5766 \c section .text
5767 \c extern  _MessageBoxA@16
5768 \c %if     __?NASM_VERSION_ID?__ >= 0x02030000
5769 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5770 \c %endif
5771 \c handler:
5772 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5773 \c         push    DWORD caption
5774 \c         push    DWORD text
5775 \c         push    DWORD 0
5776 \c         call    _MessageBoxA@16
5777 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5778 \c                         ; for exception handler
5779 \c         ret
5780 \c global  _main
5781 \c _main:
5782 \c         push    DWORD handler
5783 \c         push    DWORD [fs:0]
5784 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5785 \c         xor     eax,eax
5786 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5787 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5788 \c         add     esp,4
5789 \c         ret
5790 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5791 \c caption:db      'SEGV',0
5793 \c section .drectve info
5794 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5796 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5797 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5798 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5799 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5800 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5801 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5802 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5803 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5804 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5805 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5806 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5807 no notification is provided and user is left with no clue on what
5808 caused application failure.
5810 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5811 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5812 data for "safe exception handler table" causes no backward
5813 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5814 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5816 \S{codeview} Debugging formats for Windows
5817 \I{Windows debugging formats}
5819 The \c{win32} and \c{win64} formats support the Microsoft CodeView
5820 debugging format.  Currently CodeView version 8 format is supported
5821 (\i\c{cv8}), but newer versions of the CodeView debugger should be
5822 able to handle this format as well.
5825 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5827 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5828 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5829 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5830 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5831 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5833 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5835 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5836 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5837 references. Consider a switch dispatch table:
5839 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5840 \c         ...
5841 \c dsptch: dq      case0
5842 \c         dq      case1
5843 \c         ...
5845 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5846 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5848 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5850 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5852 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5853 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5855 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5856 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5857 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5858 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5859 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5860 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5861 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5862 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5863 But no worry, it's trivial to fix:
5865 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5866 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5867 \c         jmp     rbx
5868 \c         ...
5869 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5870 \c         dq      case1-dsptch
5871 \c         ...
5873 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5874 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5875 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5876 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5877 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5878 these image-relative references:
5880 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5881 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5882 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5883 \c         add     rbx,rax
5884 \c         jmp     rbx
5885 \c         ...
5886 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5887 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5889 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5890 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5891 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5892 become apparent in next paragraph.
5894 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5895 operand only:
5897 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5898 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5899 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5900 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5902 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5904 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5905 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5906 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5907 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5908 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5909 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5910 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5911 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5912 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5913 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5914 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5915 top of the stack.
5917 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5918 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5919 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5920 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5921 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5922 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5923 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5924 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5925 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5926 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5927 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5928 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5929 copying caller's return address to the top of stack and this would
5930 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5931 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5932 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5933 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5934 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5935 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5936 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5937 no, no trace of failure is left.
5939 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5940 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5941 is checked for presence of reference to custom language-specific
5942 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5943 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5944 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5945 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5946 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5947 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5948 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5949 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5950 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5951 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5952 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5953 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5954 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5955 terminating the application.
5957 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5958 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5959 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5960 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5961 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5962 leaf function:
5964 \c default rel
5965 \c section .text
5966 \c extern  MessageBoxA
5967 \c handler:
5968 \c         sub     rsp,40
5969 \c         mov     rcx,0
5970 \c         lea     rdx,[text]
5971 \c         lea     r8,[caption]
5972 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5973 \c         call    MessageBoxA
5974 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5975 \c                         ; for exception handler
5976 \c         add     rsp,40
5977 \c         ret
5978 \c global  main
5979 \c main:
5980 \c         xor     rax,rax
5981 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5982 \c         ret
5983 \c main_end:
5984 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5985 \c caption:db      'SEGV',0
5987 \c section .pdata  rdata align=4
5988 \c         dd      main wrt ..imagebase
5989 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5990 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5991 \c section .xdata  rdata align=8
5992 \c xmain:  db      9,0,0,0
5993 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5994 \c section .drectve info
5995 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5997 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5998 start and end addresses of function" along with reference to associated
5999 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
6000 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
6001 designated exception handler. References are \e{required} to be
6002 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
6003 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
6004 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
6005 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
6006 references, not only above listed required ones, placed into these two
6007 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
6008 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
6009 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
6010 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
6012 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
6013 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
6014 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
6015 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
6016 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
6017 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
6018 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
6019 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
6020 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
6021 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
6022 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
6023 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
6024 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
6025 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
6026 unwinding procedure. Consider following example:
6028 \c function:
6029 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
6030 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
6031 \c         push    rbx
6032 \c         push    rbp
6033 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
6034 \c         sub     r11,rcx
6035 \c         and     r11,-64
6036 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
6037 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
6038 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
6039 \c magic_point:
6040 \c         ...
6041 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
6042 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
6043 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
6044 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
6045 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
6046 \c         ret
6048 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
6049 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
6050 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
6051 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
6052 custom language-specific exception handler would look like this:
6054 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
6055 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
6056 \c {   ULONG64 *rsp;
6057 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
6058 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
6059 \c     else
6060 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
6061 \c         context->Rbp = rsp[-3];
6062 \c         context->Rbx = rsp[-2];
6063 \c         context->R15 = rsp[-1];
6064 \c     }
6065 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
6067 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
6068 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
6069 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
6070 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
6071 \c     return ExceptionContinueSearch;
6072 \c }
6074 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
6075 structure does not have to contain any information about stack frame
6076 and its layout.
6078 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
6080 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
6081 linking with the \i{DJGPP} linker.
6083 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6085 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
6086 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
6087 the \c{info} section type are not supported.
6089 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
6091 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces Mach-O
6092 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
6093 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
6095 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6097 \S{machosect} \c{macho} extensions to the \c{SECTION} Directive
6098 \I{SECTION, macho extensions to}
6100 The \c{macho} output format specifies section names in the format
6101 "\e{segment}\c{,}\e{section}".  No spaces are allowed around the
6102 comma.  The following flags can also be specified:
6104 \b \c{data} - this section contains initialized data items
6106 \b \c{code} - this section contains code exclusively
6108 \b \c{mixed} - this section contains both code and data
6110 \b \c{bss} - this section is uninitialized and filled with zero
6112 \b \c{zerofill} - same as \c{bss}
6114 \b \c{no_dead_strip} - inhibit dead code stripping for this section
6116 \b \c{live_support} - set the live support flag for this section
6118 \b \c{strip_static_syms} - strip static symbols for this section
6120 \b \c{debug} - this section contains debugging information
6122 \b \c{align=}\e{alignment} - specify section alignment
6124 The default is \c{data}, unless the section name is \c{__text} or
6125 \c{__bss} in which case the default is \c{text} or \c{bss},
6126 respectively.
6128 For compatibility with other Unix platforms, the following standard
6129 names are also supported:
6131 \c .text    = __TEXT,__text  text
6132 \c .rodata  = __DATA,__const data
6133 \c .data    = __DATA,__data  data
6134 \c .bss     = __DATA,__bss   bss
6136 If the \c{.rodata} section contains no relocations, it is instead put
6137 into the \c{__TEXT,__const} section unless this section has already
6138 been specified explicitly.  However, it is probably better to specify
6139 \c{__TEXT,__const} and \c{__DATA,__const} explicitly as appropriate.
6141 \S{machotls} \i{Thread Local Storage in Mach-O}\I{TLS}: \c{macho} special
6142 symbols and \i\c{WRT}
6144 Mach-O defines the following special symbols that can be used on the
6145 right-hand side of the \c{WRT} operator:
6147 \b \c{..tlvp} is used to specify access to thread-local storage.
6149 \b \c{..gotpcrel} is used to specify references to the Global Offset
6150    Table.  The GOT is supported in the \c{macho64} format only.
6152 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{subsections_via_symbols}
6154 The directive \c{subsections_via_symbols} sets the
6155 \c{MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS} flag in the Mach-O header, that effectively
6156 separates a block (or a subsection) based on a symbol. It is often used
6157 for eliminating dead codes by a linker.
6159 This directive takes no arguments.
6161 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
6162 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
6163 non-Mach-O builds of the same source code:
6165 \c      %pragma macho subsections_via_symbols
6167 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{no_dead_strip}
6169 The directive \c{no_dead_strip} sets the Mach-O \c{SH_NO_DEAD_STRIP}
6170 section flag on the section containing a a specific symbol.  This
6171 directive takes a list of symbols as its arguments.
6173 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
6174 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
6175 non-Mach-O builds of the same source code:
6177 \c      %pragma macho no_dead_strip symbol...
6179 \S{macho-pext} \c{macho} specific extensions to the \c{GLOBAL}
6180 Directive: \i\c{private_extern}
6182 The directive extension to \c{GLOBAL} marks the symbol with limited
6183 global scope. For example, you can specify the global symbol with
6184 this extension:
6186 \c global foo:private_extern
6187 \c foo:
6188 \c          ; codes
6190 Using with static linker will clear the private extern attribute.
6191 But linker option like \c{-keep_private_externs} can avoid it.
6193 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
6194 Format} Object Files
6196 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
6197 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
6198 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
6199 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. ELF provides a default output
6200 file-name extension of \c{.o}. \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
6202 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
6203 ABI with the CPU in 64-bit mode.
6205 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
6207 The ELF header specifies the application binary interface for the
6208 target operating system (OSABI).  This field can be set by using the
6209 \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
6210 system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX
6211 System V ABI" (0) which will work on most systems which support ELF.
6213 \S{elfsect} ELF extensions to the \c{SECTION} Directive
6214 \I{SECTION, ELF extensions to}
6216 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
6217 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
6218 and properties of sections you declare. Section types and properties
6219 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
6220 names}, but may still be
6221 overridden by these qualifiers.
6223 The available qualifiers are:
6225 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
6226 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
6227 which is not, such as an informational or comment section.
6229 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
6230 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
6231 which should not.
6233 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
6234 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
6235 not.
6237 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
6238 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
6239 example.
6241 \b \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
6242 contents given, such as a BSS section.
6244 \b \i\c{note} indicates that this section contains ELF notes. The
6245 content of ELF notes are specified using normal assembly instructions;
6246 it is up to the programmer to ensure these are valid ELF notes.
6248 \b \i\c{preinit_array} indicates that this section contains function
6249 addresses to be called before any other initialization has happened.
6251 \b \i\c{init_array} indicates that this section contains function
6252 addresses to be called during initialization.
6254 \b \i\c{fini_array} indicates that this section contains function
6255 pointers to be called during termination.
6257 \b \I{align, ELF attribute}\c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
6258 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
6259 requirements of the section.
6261 \b \c{byte}, \c{word}, \c{dword}, \c{qword}, \c{tword}, \c{oword},
6262 \c{yword}, or \c{zword} with an optional \c{*}\i{multiplier} specify
6263 the fundamental data item size for a section which contains either
6264 fixed-sized data structures or strings; it also sets a default
6265 alignment. This is generally used with the \c{strings} and \c{merge}
6266 attributes (see below.) For example \c{byte*4} defines a unit size of
6267 4 bytes, with a default alignment of 1; \c{dword} also defines a unit
6268 size of 4 bytes, but with a default alignment of 4. The \c{align=}
6269 attribute, if specified, overrides this default alignment.
6271 \b \I{pointer, ELF attribute}\c{pointer} is equivalent to \c{dword}
6272 for \c{elf32} or \c{elfx32}, and \c{qword} for \c{elf64}.
6274 \b \I{strings, ELF attribute}\c{strings} indicate that this section
6275 contains exclusively null-terminated strings. By default these are
6276 assumed to be byte strings, but a size specifier can be used to
6277 override that.
6279 \b \i\c{merge} indicates that duplicate data elements in this section
6280 should be merged with data elements from other object files. Data
6281 elements can be either fixed-sized objects or null-terminatedstrings
6282 (with the \c{strings} attribute.) A size specifier is required unless
6283 \c{strings} is specified, in which case the size defaults to \c{byte}.
6285 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
6286 thread local variables.
6288 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
6289 qualifiers are:
6291 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
6292 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
6294 \c section .text          progbits      alloc   exec    nowrite  align=16
6295 \c section .rodata        progbits      alloc   noexec  nowrite  align=4
6296 \c section .lrodata       progbits      alloc   noexec  nowrite  align=4
6297 \c section .data          progbits      alloc   noexec  write    align=4
6298 \c section .ldata         progbits      alloc   noexec  write    align=4
6299 \c section .bss           nobits        alloc   noexec  write    align=4
6300 \c section .lbss          nobits        alloc   noexec  write    align=4
6301 \c section .tdata         progbits      alloc   noexec  write    align=4   tls
6302 \c section .tbss          nobits        alloc   noexec  write    align=4   tls
6303 \c section .comment       progbits      noalloc noexec  nowrite  align=1
6304 \c section .preinit_array preinit_array alloc   noexec  nowrite  pointer
6305 \c section .init_array    init_array    alloc   noexec  nowrite  pointer
6306 \c section .fini_array    fini_array    alloc   noexec  nowrite  pointer
6307 \c section .note          note          noalloc noexec  nowrite  align=4
6308 \c section other          progbits      alloc   noexec  nowrite  align=1
6310 (Any section name other than those in the above table
6311  is treated by default like \c{other} in the above table.
6312  Please note that section names are case sensitive.)
6315 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: ELF Special
6316 Symbols and \i\c{WRT}
6318 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
6319 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
6320 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
6321 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
6322 types.
6324 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
6325 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
6326 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
6327 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
6329 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
6330 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
6331 beginning of the current section to the global offset table.
6332 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
6333 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
6334 result to get the real address of the GOT.
6336 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
6337 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
6338 the specified location, so that adding on the address of the GOT
6339 would give the real address of the location you wanted.
6341 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
6342 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6343 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
6344 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
6345 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
6346 address of the symbol.
6348 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
6349 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
6350 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
6351 only use this in contexts which would generate a PC-relative
6352 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
6353 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
6354 entries absolutely.
6356 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
6357 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
6358 relative to the start of the section and then adding on the offset
6359 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
6360 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
6361 peculiarity of the dynamic linker.
6363 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
6364 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
6366 \S{elftls} \i{Thread Local Storage in ELF}\I{TLS}: \c{elf} Special
6367 Symbols and \i\c{WRT}
6369 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
6370 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
6371 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6372 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
6373 of the symbol with code such as:
6375 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
6376 \c        mov  [gs:eax],ebx
6379 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
6380 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
6381 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6382 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
6383 of the symbol with code such as:
6385 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
6386 \c        mov   rcx,[fs:rax]
6389 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6390 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
6392 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
6393 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
6394 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
6395 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
6396 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
6397 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
6398 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
6399 to specify these features.
6401 You can specify whether a global variable is a function or a data
6402 object by suffixing the name with a colon and the word
6403 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
6404 \c{data}.) For example:
6406 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
6408 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
6409 \c{hashtable} as a data object.
6411 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
6412 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
6413 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
6414 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
6416 \c global   hashlookup:function hidden
6418 Since version 2.15, it is possible to specify symbols binding. The keywords
6419 are: \i\c{weak} to generate weak symbol or \i\c{strong}. The default is \i\c{strong}.
6421 You can also specify the size of the data associated with the
6422 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
6423 forward references) after the type specifier. Like this:
6425 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
6427 \c hashtable:
6428 \c         db this,that,theother  ; some data here
6429 \c .end:
6431 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
6432 place that information into the \c{ELF} symbol table.
6434 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
6435 writing shared library code. For more information, see
6436 \k{picglobal}.
6439 \S{elfextrn} \c{elf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6440 elf extensions to}\I{EXTERN, elf extensions to}
6442 Since version 2.15 it is possible to specify keyword \i\c{weak} to generate weak external
6443 reference. Example:
6445 \c extern weak_ref:weak
6448 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
6449 \I{COMMON, elf extensions to}
6451 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
6452 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
6453 common variables. This is done by putting a number (which must be a
6454 power of two) after the name and size of the common variable,
6455 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
6456 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
6458 \c common  dwordarray 128:4
6460 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
6461 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
6464 \S{elf16} 16-bit code and ELF
6465 \I{ELF, 16-bit code}
6467 Older versions of the \c{ELF32} specification did not provide
6468 relocations for 8- and 16-bit values. It is now part of the formal
6469 specification, and any new enough linker should support them.
6471 ELF has currently no support for segmented programming.
6473 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
6474 \I{ELF, debug formats}
6476 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
6477 Line number information is generated for all executable sections, but please
6478 note that only the ".text" section is executable by default.
6480 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
6482 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
6483 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
6484 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
6485 the magic number in the first four bytes of the file is
6486 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
6487 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
6488 implementation does not.
6490 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6492 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
6493 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
6494 extensions to any standard directives. It supports only the three
6495 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6498 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
6499 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
6501 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
6502 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
6503 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
6504 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
6505 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
6506 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
6507 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
6509 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6511 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
6512 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
6513 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
6514 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
6515 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
6517 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
6518 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
6519 this.
6522 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
6524 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
6525 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
6526 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
6527 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
6528 itself \c{a.out}.
6530 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
6531 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6533 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
6534 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
6535 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
6536 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
6537 only special symbol supported is \c{..start}.
6540 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
6541 Format}
6543 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
6544 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
6545 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
6546 format the internal structure of the assembler.
6548 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
6549 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
6550 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
6551 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
6553 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
6554 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
6555 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
6556 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
6557 execute an RDF executable under Linux.
6559 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
6560 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6563 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
6565 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
6566 library to be linked to the module, either at load time or run time.
6567 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
6568 which is the name of the module:
6570 \c     library  mylib.rdl
6573 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
6575 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
6576 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
6577 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
6578 of current module:
6580 \c     module  mymodname
6582 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
6583 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
6584 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
6586 \c     module  $kernel.core
6589 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6590 rdf extensions to}
6592 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6593 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6594 telling the linker do not strip it from target executable or library
6595 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6596 is a procedure (function) or data object.
6598 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6599 symbol exported:
6601 \c     global  sys_open:export
6603 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6604 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6606 \c     global  sys_open:export proc
6608 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6609 or \i\c{object} to the directive:
6611 \c     global  kernel_ticks:export data
6614 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6615 rdf extensions to}
6617 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6618 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6619 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6620 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6621 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6622 (function) or data object. For example:
6624 \c     library $libc
6625 \c     extern  _open:import
6626 \c     extern  _printf:import proc
6627 \c     extern  _errno:import data
6629 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6630 a hint as to where to find requested symbols.
6633 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6635 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6636 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6637 transactions between the main body of NASM and the output-format
6638 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6639 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6640 of the various requests the main program makes of the output driver,
6641 and in what order they happen.
6643 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6645 \c nasm -f dbg filename.asm
6647 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6648 However, this will not work well on files which were designed for a
6649 different object format, because each object format defines its own
6650 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6651 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6652 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6653 native object format selected:
6655 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6656 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6658 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6659 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6660 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6661 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6662 the final diagnostic output.
6664 This workaround will still typically not work for programs intended
6665 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6666 directives have side effects of defining the segment and group names
6667 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6668 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6669 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6670 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6672 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6673 them all to its output file.
6675 \c{dbg} accepts and logs any \c{%pragma}, but the specific
6676 \c{%pragma}:
6678 \c      %pragma dbg maxdump <size>
6680 where \c{<size>} is either a number or \c{unlimited}, can be used to
6681 control the maximum size for dumping the full contents of a
6682 \c{rawdata} output object.
6685 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6687 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6688 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6689 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6690 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6691 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6694 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6696 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6697 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6698 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6699 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6700 support the \c{.COM} format.
6702 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6703 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
6704 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6705 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6706 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6707 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6708 Yann Guidon for contributing the code for this.
6710 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6711 future releases.
6714 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6716 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6717 by linking \c{.OBJ} files together.
6719 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6720 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6721 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6722 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6723 An LZH archiver can be found at
6724 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6725 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6726 sources) called \i{FREELINK}, available from
6727 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6728 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6729 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6730 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6731 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6733 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6734 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6735 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6736 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6737 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6738 field in the output file header; if more than one defines a start
6739 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6741 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6742 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6743 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6744 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6745 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6746 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6748 \c segment code
6750 \c ..start:
6751 \c         mov     ax,data
6752 \c         mov     ds,ax
6753 \c         mov     ax,stack
6754 \c         mov     ss,ax
6755 \c         mov     sp,stacktop
6757 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6758 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6759 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6760 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6761 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6762 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6763 execute on.
6765 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6766 beginning of this code, which means that will be the entry point
6767 into the resulting executable file.
6769 \c         mov     dx,hello
6770 \c         mov     ah,9
6771 \c         int     0x21
6773 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6774 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6775 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6776 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6778 \c         mov     ax,0x4c00
6779 \c         int     0x21
6781 This terminates the program using another DOS system call.
6783 \c segment data
6785 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6787 The data segment contains the string we want to display.
6789 \c segment stack stack
6790 \c         resb 64
6791 \c stacktop:
6793 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6794 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6795 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6796 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6797 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6798 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6799 type \c{STACK}.
6801 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6802 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6803 world' and then exit.
6806 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6808 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6809 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6810 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6811 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6812 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6813 \c{.EXE} files.
6815 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6816 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6817 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6819 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6820 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6821 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6822 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6823 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6824 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6825 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6826 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6827 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6829 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6830 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6831 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6832 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6833 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6834 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6835 explicitly issue one of your own.
6837 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6838 since this would require a relocation in the header, and things
6839 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6840 base by copying it out of \c{CS} instead.
6842 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6843 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6844 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6845 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6846 \c{EXE_stack 64}.
6848 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6849 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6850 \c{binexe.asm}.
6853 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6855 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6856 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6857 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6858 output format.
6861 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6863 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6864 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6865 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6866 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6867 like
6869 \c         org 100h
6871 \c section .text
6873 \c start:
6874 \c         ; put your code here
6876 \c section .data
6878 \c         ; put data items here
6880 \c section .bss
6882 \c         ; put uninitialized data here
6884 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6885 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6886 you want to and the code will still end up at the front of the file
6887 where it belongs.
6889 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6890 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6891 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6892 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6893 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6894 run.
6896 To assemble the above program, you should use a command line like
6898 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6900 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6901 explicit output file name were specified, so you have to override it
6902 and give the desired file name.
6905 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6907 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6908 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6909 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6910 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6911 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6912 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6913 file.
6915 If you do this, you need to take care of several things:
6917 \b The first object file containing code should start its code
6918 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6919 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6920 segment, so that the linker or converter program does not have to
6921 adjust address references within the file when generating the
6922 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6923 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6924 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6925 in MASM-compatible assemblers.
6927 \b You don't need to define a stack segment.
6929 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6930 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6931 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6932 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6935 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6937 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6938 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6939 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6940 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6941 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6942 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6943 your code segment.
6945 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6946 the various routines inside the driver which do the work. This
6947 structure should be defined at the start of the code segment, even
6948 though it is not actually code.
6950 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6951 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6952 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6953 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6956 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6958 This section covers the basics of writing assembly routines that
6959 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6960 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6961 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6964 \S{16cunder} External Symbol Names
6966 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6967 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6968 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6969 appears in the C program. So, for example, the function a C
6970 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6971 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6972 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6973 not have to worry about name clashes with C symbols.
6975 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6976 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6978 \c %macro  cglobal 1
6980 \c   global  _%1
6981 \c   %define %1 _%1
6983 \c %endmacro
6985 \c %macro  cextern 1
6987 \c   extern  _%1
6988 \c   %define %1 _%1
6990 \c %endmacro
6992 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6993 \c{%rep} construct could solve this.)
6995 If you then declare an external like this:
6997 \c cextern printf
6999 then the macro will expand it as
7001 \c extern  _printf
7002 \c %define printf _printf
7004 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
7005 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
7007 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
7008 before defining the symbol in question, but you would have had to do
7009 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
7011 Also see \k{opt-pfix}.
7013 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
7015 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
7016 directly; you have to keep track yourself of which one you are
7017 writing for. This means you have to keep track of the following
7018 things:
7020 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
7021 functions are near. This means that function pointers, when stored
7022 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
7023 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
7024 never changes its value, and always gives the segment part of the
7025 full function address), and that functions are called using ordinary
7026 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
7027 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
7028 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
7029 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
7031 \b In models using more than one code segment (medium, large and
7032 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
7033 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
7034 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
7035 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
7036 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
7037 \c{CALL FAR} to call external routines.
7039 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
7040 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
7041 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
7042 segment part of the full data item address).
7044 \b In models using more than one data segment (compact, large and
7045 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
7046 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
7047 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
7048 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
7049 pointers you are passed.
7051 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
7052 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
7053 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
7054 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
7055 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
7057 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
7058 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
7059 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
7060 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
7061 and global data items can both be accessed easily without changing
7062 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
7063 segments. However, some memory models (though not the standard
7064 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
7065 same value to be removed. Be careful about functions' local
7066 variables in this latter case.
7068 In models with a single code segment, the segment is called
7069 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
7070 to be linked into the same place as the main code segment. In models
7071 with a single data segment, or with a default data segment, it is
7072 called \i\c{_DATA}.
7075 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
7077 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
7078 16-bit programs is as follows. In the following description, the
7079 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
7080 doing the calling and the function which gets called.
7082 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7083 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7084 argument specified to the function is pushed last).
7086 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
7087 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
7088 memory model.
7090 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7091 actually necessary, in functions which do not need to access their
7092 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
7093 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
7094 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
7095 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
7096 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
7097 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
7099 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
7100 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
7101 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
7102 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
7103 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
7104 a large-model (far) function, the segment part of the return address
7105 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
7106 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
7107 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
7108 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
7109 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
7110 parameters in reverse order means that the function knows where to
7111 find its first parameter, which tells it the number and type of the
7112 remaining ones.
7114 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
7115 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7116 accessible at negative offsets from \c{BP}.
7118 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7119 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
7120 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
7121 compiler) returned in \c{ST0}.
7123 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
7124 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7125 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
7126 memory model.
7128 \b When the caller regains control from the callee, the function
7129 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7130 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
7131 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7132 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7133 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7134 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7135 removing.
7137 It is instructive to compare this calling convention with that for
7138 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
7139 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
7140 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
7141 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
7142 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
7143 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
7144 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
7145 which means that a compiler can give better guarantees about
7146 sequence points without performance suffering.
7148 Thus, you would define a function in C style in the following way.
7149 The following example is for small model:
7151 \c global  _myfunc
7153 \c _myfunc:
7154 \c         push    bp
7155 \c         mov     bp,sp
7156 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
7157 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
7159 \c         ; some more code
7161 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
7162 \c         pop     bp
7163 \c         ret
7165 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
7166 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
7167 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
7168 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
7169 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
7170 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
7172 At the other end of the process, to call a C function from your
7173 assembly code, you would do something like this:
7175 \c extern  _printf
7177 \c       ; and then, further down...
7179 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
7180 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
7181 \c       call    _printf
7182 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
7184 \c       ; then those data items...
7186 \c segment _DATA
7188 \c myint         dw    1234
7189 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7191 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
7192 code
7194 \c     int myint = 1234;
7195 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7197 In large model, the function-call code might look more like this. In
7198 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
7199 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
7200 it first.
7202 \c       push    word [myint]
7203 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
7204 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
7205 \c       call    far _printf
7206 \c       add    sp,byte 6
7208 The integer value still takes up one word on the stack, since large
7209 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
7210 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
7211 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
7212 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
7213 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
7214 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
7215 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
7216 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
7217 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
7218 word of parameters.
7221 \S{16cdata} Accessing Data Items
7223 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7224 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7225 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7226 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7227 accessed from assembler as
7229 \c extern _i
7231 \c         mov ax,[_i]
7233 And to declare your own integer variable which C programs can access
7234 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7235 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7237 \c global  _j
7239 \c _j      dw      0
7241 To access a C array, you need to know the size of the components of
7242 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
7243 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7244 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
7245 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7246 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
7247 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
7248 \c{float}, and 8 for \c{double}.
7250 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7251 the base of the structure to the field you are interested in. You
7252 can either do this by converting the C structure definition into a
7253 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
7254 one offset and using just that.
7256 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7257 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7258 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
7259 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7260 Typically, you might find that a structure like
7262 \c struct {
7263 \c     char c;
7264 \c     int i;
7265 \c } foo;
7267 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
7268 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
7269 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
7270 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7271 out how your own compiler does it.
7274 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
7276 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
7277 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
7278 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7279 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7280 the work involved in keeping track of the calling convention.
7282 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
7283 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
7285 An example of an assembly function using the macro set is given
7286 here:
7288 \c proc    _nearproc
7290 \c %$i     arg
7291 \c %$j     arg
7292 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7293 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7294 \c         add     ax,[bx]
7296 \c endproc
7298 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
7299 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7300 integer. It returns \c{i + *j}.
7302 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7303 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7304 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7305 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7306 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7307 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7308 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7310 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
7311 compact-model code) by default. You can have it generate far
7312 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
7313 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
7314 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
7315 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
7316 dependency on whether data pointers are far or not.
7318 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7319 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
7320 many function parameters will be of type \c{int}.
7322 The large-model equivalent of the above function would look like this:
7324 \c %define FARCODE
7326 \c proc    _farproc
7328 \c %$i     arg
7329 \c %$j     arg     4
7330 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7331 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7332 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
7333 \c         add     ax,[bx]
7335 \c endproc
7337 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
7338 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
7339 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
7342 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
7344 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
7345 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
7347 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
7348 not required for Pascal.
7350 \b The memory model is always large: functions are far, data
7351 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
7352 (Actually, some functions are near, but only those functions that
7353 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
7354 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
7355 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
7356 data declared in a Pascal program goes into the default data
7357 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
7358 when control is passed to your assembly code. The only things that
7359 do not live in the default data segment are local variables (they
7360 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
7361 data \e{pointers}, however, are far.
7363 \b The function calling convention is different - described below.
7365 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
7367 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
7368 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
7369 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
7372 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
7374 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
7375 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
7376 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
7377 used to denote the function doing the calling and the function which
7378 gets called.
7380 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7381 after another, in normal order (left to right, so that the first
7382 argument specified to the function is pushed first).
7384 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
7385 control to the callee.
7387 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7388 actually necessary, in functions which do not need to access their
7389 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
7390 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
7391 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
7392 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
7393 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
7394 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7396 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
7397 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
7398 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
7399 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
7400 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
7401 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
7402 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
7404 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
7405 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7406 accessible at negative offsets from \c{BP}.
7408 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7409 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
7410 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
7411 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
7412 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
7413 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
7414 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
7415 places the returned string value at that location. The pointer is
7416 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
7417 \c{RETF} instruction.
7419 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
7420 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7421 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
7422 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
7423 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
7424 to be removed from the stack as a side effect of the return
7425 instruction.
7427 \b When the caller regains control from the callee, the function
7428 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
7429 do nothing further.
7431 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
7432 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
7434 \c global  myfunc
7436 \c myfunc: push    bp
7437 \c         mov     bp,sp
7438 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
7439 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
7440 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
7442 \c         ; some more code
7444 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
7445 \c         pop     bp
7446 \c         retf    4               ; total size of params is 4
7448 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
7449 assembly code, you would do something like this:
7451 \c extern  SomeFunc
7453 \c        ; and then, further down...
7455 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
7456 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
7457 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
7458 \c        call   far SomeFunc
7460 This is equivalent to the Pascal code
7462 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
7463 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
7466 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
7467 Name Restrictions
7469 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
7470 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
7471 reading and understanding the various information contained in a
7472 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
7473 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
7474 restrictions:
7476 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
7477 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
7479 \b initialized data must be in a segment whose name is either
7480 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
7482 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
7483 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
7485 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
7486 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
7489 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
7491 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
7492 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
7493 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
7494 definition ensures that functions are far (it implies
7495 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
7496 generated with an operand.
7498 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
7499 argument offsets; you must declare your function's arguments in
7500 reverse order. For example:
7502 \c %define PASCAL
7504 \c proc    _pascalproc
7506 \c %$j     arg 4
7507 \c %$i     arg
7508 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7509 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7510 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
7511 \c         add     ax,[bx]
7513 \c endproc
7515 This defines the same routine, conceptually, as the example in
7516 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
7517 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
7518 and the contents of the pointer. The only difference between this
7519 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
7520 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
7521 reverse order.
7524 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
7526 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
7527 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
7528 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
7529 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
7530 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
7531 shared libraries.
7533 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
7534 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
7535 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
7536 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
7537 address space no matter what segment you work relative to, and that
7538 you should ignore all segment registers completely. When writing
7539 flat-model application code, you never need to use a segment
7540 override or modify any segment register, and the code-section
7541 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
7542 space as the data-section addresses you access your variables by and
7543 the stack-section addresses you access local variables and procedure
7544 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
7545 offset part.
7548 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
7550 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
7551 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
7552 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
7555 \S{32cunder} External Symbol Names
7557 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
7558 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
7559 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7560 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
7561 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
7562 underscore on their assembly-language names.
7564 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
7565 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
7566 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
7567 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
7568 though, the leading underscore should not be used.
7570 See also \k{opt-pfix}.
7572 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
7574 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
7575 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
7576 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
7577 the function doing the calling and the function which gets called.
7579 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7580 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7581 argument specified to the function is pushed last).
7583 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
7584 control to the callee.
7586 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7587 actually necessary, in functions which do not need to access their
7588 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
7589 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
7590 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
7591 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
7592 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
7593 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7595 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7596 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7597 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7598 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7599 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7600 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7601 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7602 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7603 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7604 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7605 and type of the remaining ones.
7607 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7608 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7609 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7611 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7612 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7613 of the value. Floating-point results are typically returned in
7614 \c{ST0}.
7616 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7617 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7618 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7620 \b When the caller regains control from the callee, the function
7621 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7622 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7623 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7624 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7625 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7626 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7627 removing.
7629 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7630 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7631 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7632 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7633 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7634 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7635 still pushed in right-to-left order.
7637 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7639 \c global  _myfunc
7641 \c _myfunc:
7642 \c         push    ebp
7643 \c         mov     ebp,esp
7644 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7645 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7647 \c         ; some more code
7649 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7650 \c         ret
7652 At the other end of the process, to call a C function from your
7653 assembly code, you would do something like this:
7655 \c extern  _printf
7657 \c         ; and then, further down...
7659 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7660 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7661 \c         call    _printf
7662 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7664 \c         ; then those data items...
7666 \c segment _DATA
7668 \c myint       dd   1234
7669 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7671 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7673 \c     int myint = 1234;
7674 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7677 \S{32cdata} Accessing Data Items
7679 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7680 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7681 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7682 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7683 accessed from assembler as
7685 \c           extern _i
7686 \c           mov eax,[_i]
7688 And to declare your own integer variable which C programs can access
7689 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7690 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7692 \c           global _j
7693 \c _j        dd 0
7695 To access a C array, you need to know the size of the components of
7696 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7697 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7698 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7699 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7700 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7701 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7702 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7703 are also 4 bytes long.
7705 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7706 the base of the structure to the field you are interested in. You
7707 can either do this by converting the C structure definition into a
7708 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7709 one offset and using just that.
7711 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7712 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7713 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7714 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7715 Typically, you might find that a structure like
7717 \c struct {
7718 \c     char c;
7719 \c     int i;
7720 \c } foo;
7722 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7723 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7724 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7725 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7726 out how your own compiler does it.
7729 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7731 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7732 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7733 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7734 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7735 the work involved in keeping track of the calling convention.
7737 An example of an assembly function using the macro set is given
7738 here:
7740 \c proc    _proc32
7742 \c %$i     arg
7743 \c %$j     arg
7744 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7745 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7746 \c         add     eax,[ebx]
7748 \c endproc
7750 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7751 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7752 integer. It returns \c{i + *j}.
7754 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7755 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7756 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7757 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7758 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7759 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7760 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7762 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7763 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7764 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7767 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7768 Libraries}
7770 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7771 because it contains support for \i{position-independent code}
7772 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7773 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7774 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7776 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7777 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7778 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7779 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7781 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7782 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7783 of the running process. The contents of the library's code section
7784 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7786 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7787 this:
7789 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7791 Instead, the linker provides an area of memory called the
7792 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7793 constant distance from your library's code, so if you can find out
7794 where your library is loaded (which is typically done using a
7795 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7796 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7797 linker-generated entries in the GOT.
7799 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7800 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7801 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7802 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7803 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7804 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7807 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7809 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7810 external symbol:
7812 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7813 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7815 At the beginning of any function in your shared library which plans
7816 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7817 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7818 in this form:
7820 \c func:   push    ebp
7821 \c         mov     ebp,esp
7822 \c         push    ebx
7823 \c         call    .get_GOT
7824 \c .get_GOT:
7825 \c         pop     ebx
7826 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7828 \c         ; the function body comes here
7830 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7831 \c         mov     esp,ebp
7832 \c         pop     ebp
7833 \c         ret
7835 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7836 second leading underscore.)
7838 The first two lines of this function are simply the standard C
7839 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7840 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7841 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7842 libraries use this register to store the address of the GOT.
7844 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7845 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7846 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7847 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7848 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7849 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7850 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7851 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7852 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7853 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7854 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7855 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7856 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7857 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7858 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7859 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7861 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7862 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7863 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7865 \c %macro  get_GOT 0
7867 \c         call    %%getgot
7868 \c   %%getgot:
7869 \c         pop     ebx
7870 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7872 \c %endmacro
7874 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7876 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7877 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7878 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7879 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7880 way this works is like this:
7882 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7884 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7885 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7886 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7887 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7889 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7890 them, they are shared between code modules in the library, but do
7891 not get exported from the library to the program that loaded it.
7892 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7893 can access them in the same way as local variables, using the above
7894 \c{..gotoff} mechanism.
7896 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7897 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7898 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7901 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7903 If your library needs to get at an external variable (external to
7904 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7905 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7906 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7907 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7908 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7909 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7910 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7911 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7912 you would code
7914 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7916 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7917 linker, when it builds the shared library, collects together every
7918 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7919 has every necessary entry present.
7921 Common variables must also be accessed in this way.
7924 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7926 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7927 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7928 you have to give the size of the data item. This is because the
7929 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7930 entries for any exported functions, and also moves exported data
7931 items away from the library's data section in which they were
7932 declared.
7934 So to export a function to users of the library, you must use
7936 \c global  func:function           ; declare it as a function
7938 \c func:   push    ebp
7940 \c         ; etc.
7942 And to export a data item such as an array, you would have to code
7944 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7946 \c array:  resd    128
7947 \c .end:
7949 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7950 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7951 end up living in the data section of the main program, rather than
7952 in your library's data section, where you declared it. So you will
7953 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7954 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7955 effectively, it has become).
7957 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7958 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7959 sort of code:
7961 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7963 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7964 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7965 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7966 pointing at your data section instead of at the exported global
7967 which resides elsewhere.
7969 Instead of the above code, then, you must write
7971 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7973 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7974 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7975 at that address, rather than just relocating by section base.
7977 Either method will work for functions: referring to one of your
7978 functions by means of
7980 \c funcptr:        dd      my_function
7982 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7984 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
7986 will give the address of the procedure linkage table for the
7987 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7988 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7991 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7993 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7994 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7995 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7996 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7997 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7998 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7999 in the main program can be transparently passed off to their real
8000 destinations.
8002 To call an external routine, you must use another special PIC
8003 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
8004 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
8005 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
8006 ..plt}.
8009 \S{link} Generating the Library File
8011 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
8012 you then generate your shared library with a command such as
8014 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
8015 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
8017 For ELF, if your shared library is going to reside in system
8018 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
8019 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
8020 library file name, with a version number, into the library:
8022 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
8024 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
8025 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
8028 \C{mixsize} Mixing 16- and 32-bit Code
8030 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
8031 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
8032 writing operating system code such as protected-mode initialisation
8033 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
8034 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
8035 one, or jumps between different-size segments.
8038 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
8040 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
8041 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
8042 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
8043 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
8044 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
8045 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
8046 instruction you need, since everything before it can be done in pure
8047 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
8049 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
8050 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
8051 segment, so just coding, for example,
8053 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
8055 will not work, since the offset part of the address will be
8056 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
8057 one.
8059 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
8060 generate the required instruction by coding it manually, using
8061 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
8062 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
8064 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
8066 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
8067 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
8068 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
8069 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
8070 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
8071 segment to a 32-bit one.
8073 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
8074 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
8076 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
8078 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
8079 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
8080 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
8083 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
8084 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
8086 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
8087 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
8088 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
8089 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
8090 32-bit segment, or vice versa.
8092 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
8093 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
8094 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
8095 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
8097 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
8098 the address, since any effective address containing a 32-bit
8099 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
8101 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
8102 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
8104 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
8105 instruction and a register) if you already know the precise offset
8106 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
8107 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
8108 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
8110 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
8111 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
8113 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
8115 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
8116 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
8117 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
8119 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
8121 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
8122 which controls the size of the data stored at the address, with the
8123 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
8124 address itself. The two can quite easily be different:
8126 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
8128 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
8129 offset.
8131 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
8132 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
8134 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
8136 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
8137 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
8138 offset), and calls that address.
8141 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
8143 The other way you might want to access data might be using the
8144 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
8145 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
8146 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
8147 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
8149 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
8150 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
8151 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
8152 desired address into \c{ESI} and then code
8154 \c         a32     lodsb
8156 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
8157 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
8158 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
8159 corresponding \c{a16} prefix can be used.
8161 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
8162 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
8163 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
8164 instructions with implicit addressing:
8165 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
8166 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
8167 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
8168 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
8169 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
8170 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
8171 Also, the
8172 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
8173 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
8174 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
8175 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
8176 size from the code segment.
8178 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
8179 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
8180 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
8181 give the value of the segment register being manipulated. To force
8182 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
8183 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
8185 \c         o16 push    ss
8186 \c         o16 push    ds
8188 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
8189 registers into the space which would normally be consumed by pushing
8190 one.
8192 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
8193 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
8196 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
8198 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
8199 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
8200 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
8201 write position-independent code for shared libraries.
8203 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
8204 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
8205 registers, which still add their bases.
8207 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
8208 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
8209 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
8210 probably desirable to make that the default, using the directive
8211 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
8213 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
8214 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
8215 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
8216 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
8217 Please see the ABI documentation for your platform.
8219 64-bit platforms differ in the sizes of the C/C++ fundamental
8220 datatypes, not just from 32-bit platforms but from each other.  If a
8221 specific size data type is desired, it is probably best to use the
8222 types defined in the standard C header \c{<inttypes.h>}.
8224 All known 64-bit platforms except some embedded platforms require that
8225 the stack is 16-byte aligned at the entry to a function.  In order to
8226 enforce that, the stack pointer (\c{RSP}) needs to be aligned on an
8227 \c{odd} multiple of 8 bytes before the \c{CALL} instruction.
8229 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
8230 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
8231 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
8232 set to zero.
8234 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
8236 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
8237 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
8239 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
8240 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
8241 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
8242 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
8244 This is consistent with the AMD documentation and most other
8245 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
8246 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
8247 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
8248 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
8249 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
8250 can be used for this purpose.
8252 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
8254 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
8255 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
8256 immediates to 32 bits.
8258 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
8260 \c      MOV reg64,imm64
8262 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
8263 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
8264 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
8265 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
8266 immediate as \c{DWORD}:
8268 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
8269 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
8270 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
8271 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
8273 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
8275 If optimization is enabled and NASM can determine at assembly time
8276 that a shorter instruction will suffice, the shorter instruction will
8277 be emitted unless of course \c{STRICT QWORD} or \c{STRICT DWORD} is
8278 specified (see \k{strict}):
8280 \c      mov rax,1               ; Assembles as "mov eax,1" (5 bytes)
8281 \c      mov rax,strict qword 1  ; Full 10-byte instruction
8282 \c      mov rax,strict dword 1  ; 7-byte instruction
8283 \c      mov rax,symbol          ; 10 bytes, not known at assembly time
8284 \c      lea rax,[rel symbol]    ; 7 bytes, usually preferred by the ABI
8286 Note that \c{lea rax,[rel symbol]} is position-independent, whereas
8287 \c{mov rax,symbol} is not.  Most ABIs prefer or even require
8288 position-independent code in 64-bit mode.  However, the \c{MOV}
8289 instruction is able to reference a symbol anywhere in the 64-bit
8290 address space, whereas \c{LEA} is only able to access a symbol within
8291 within 2 GB of the instruction itself (see below.)
8293 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
8294 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
8295 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
8296 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
8297 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
8298 displacement size as \c{ABS QWORD}:
8300 \c      default abs
8302 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
8303 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
8304 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
8306 \c      default rel
8308 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
8309 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
8310 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
8311 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
8313 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
8314 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
8316 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
8318 On Unix, the 64-bit ABI as well as the x32 ABI (32-bit ABI with the
8319 CPU in 64-bit mode) is defined by the documents at:
8321 \W{http://www.nasm.us/abi/unix64}\c{http://www.nasm.us/abi/unix64}
8323 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
8324 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
8326 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
8327 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
8328 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
8329 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
8330 calls, and thus are available for use by the function without saving.
8332 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
8334 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
8335 double}, which is 80 bits (\c{TWORD}) on most platforms (Android is
8336 one exception; there \c{long double} is 64 bits and treated the same
8337 as \c{double}.)  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to
8338 \c{XMM7}; return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed
8339 on the stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
8341 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
8343 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
8345 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
8347 \c      void foo(long a, double b, int c)
8349 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
8351 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
8353 The Win64 ABI is described by the document at:
8355 \W{http://www.nasm.us/abi/win64}\c{http://www.nasm.us/abi/win64}
8357 What follows is a simplified summary.
8359 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
8360 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
8361 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
8362 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
8363 use by the function without saving.
8365 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
8367 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
8368 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
8369 return is \c{XMM0} only.
8371 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
8373 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
8375 \c      void foo(long long a, double b, int c)
8377 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
8379 \C{trouble} Troubleshooting
8381 This chapter describes some of the common problems that users have
8382 been known to encounter with NASM, and answers them.  If you think you
8383 have found a bug in NASM, please see \k{bugs}.
8386 \H{problems} Common Problems
8388 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
8390 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
8391 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
8392 deliberate design feature, connected to predictability of output:
8393 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
8394 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
8395 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
8396 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
8397 have NASM produce the more efficient code automatically enable
8398 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
8401 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
8403 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
8404 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
8405 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
8406 longer.
8408 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
8409 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
8410 type of processor the code it is generating will be run on; so it
8411 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
8412 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
8413 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
8414 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
8415 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
8416 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
8417 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
8418 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
8419 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
8422 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
8424 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
8425 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
8426 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
8427 sector, people who are used to MASM tend to code
8429 \c         ORG 0
8431 \c         ; some boot sector code
8433 \c         ORG 510
8434 \c         DW 0xAA55
8436 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
8437 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
8438 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
8440 \c         ORG 0
8442 \c         ; some boot sector code
8444 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8445 \c         DW 0xAA55
8447 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
8448 the output to move the assembly point up to 510. This method also
8449 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
8450 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
8451 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
8452 find out what's wrong with it.
8455 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
8457 The other common problem with the above code is people who write the
8458 \c{TIMES} line as
8460 \c         TIMES 510-$ DB 0
8462 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
8463 the difference between them is also a pure number and can happily be
8464 fed to \c{TIMES}.
8466 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
8467 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
8468 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
8469 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
8470 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
8471 information back to the expression evaluator. So from the
8472 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
8473 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
8474 is also not a pure number, but involves a section base. Values
8475 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
8477 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
8478 line in the form
8480 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8482 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
8483 and so their difference is a pure number. This will solve the
8484 problem and generate sensible code.
8486 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
8488                   The Netwide Disassembler, NDISASM
8490 \H{ndisintro} Introduction
8493 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
8494 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
8495 complete with a full instruction table, and not make as much use of
8496 it as possible, so here's a disassembler which shares the
8497 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
8499 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
8500 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
8501 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
8502 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
8503 disassembles.
8506 \H{ndisrun} Running NDISASM
8508 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
8510 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
8512 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
8513 provided of course that you remember to specify which it is to work
8514 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
8515 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
8517 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
8518 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
8519 summary of command line options.
8522 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
8524 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
8525 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
8526 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
8527 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
8528 this.
8530 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
8531 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
8532 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
8533 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
8534 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
8536 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
8538 \c        ndisasm -o100h filename.com
8540 will do the trick.
8543 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
8545 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
8546 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
8547 will faithfully plough through the data section, producing machine
8548 instructions wherever it can (although most of them will look
8549 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
8550 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
8551 Then it will reach the code section.
8553 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
8554 instruction from part of the data section, and its file position is
8555 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
8556 entirely possible that another spurious instruction will get
8557 generated, starting with the final byte of the data section, and
8558 then the correct first instruction in the code section will not be
8559 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
8560 ideal.
8562 To avoid this, you can specify a `\i{synchronisation}' point, or indeed
8563 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
8564 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8565 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8566 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8567 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8568 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8569 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8570 the instructions in your code section.
8572 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8573 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8574 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8577 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8579 rather than
8581 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8583 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8584 to, just by repeating the \c{-s} option.
8587 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
8588 \I\c{auto-sync}
8590 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8591 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8592 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8593 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8594 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8595 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8596 needed.
8598 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8599 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8600 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8601 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8603 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8604 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8605 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8606 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8607 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8608 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8609 processed, there isn't much it can do about it...)
8611 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8612 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8613 the register contains) or involves a segment address (in which case
8614 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8615 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8617 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8618 points in all the right places, and save you from having to place
8619 any sync points manually. However, it should be stressed that
8620 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8621 you may still have to place some manually.
8623 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8624 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8625 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8626 options.
8628 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8629 fluke, something in your data section should disassemble to a
8630 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8631 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8632 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8633 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8634 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8635 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8636 suppress disassembly of the data area.
8639 \S{ndisother} Other Options
8641 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8642 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8643 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8644 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8646 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8647 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8648 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8649 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8650 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8651 anyway.
8654 \A{inslist} \i{Instruction List}
8656 \H{inslistintro} Introduction
8658 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8659 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8660 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8661  when appropriate, one or more usage flags.
8663 \& inslist.src
8665 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8667 \& changes.src
8669 \A{source} Building NASM from Source
8671 The source code for NASM is available from our website,
8672 \W{http://www.nasm.us/}{http://wwww.nasm.us/}, see \k{website}.
8674 \H{tarball} Building from a Source Archive
8676 The source archives available on the web site should be capable of
8677 building on a number of platforms.  This is the recommended method for
8678 building NASM to support platforms for which executables are not
8679 available.
8681 On a system which has Unix shell (\c{sh}), run:
8683 \c      sh configure
8684 \c      make everything
8686 A number of options can be passed to \c{configure}; see
8687 \c{sh configure --help}.
8689 A set of Makefiles for some other environments are also available;
8690 please see the file \c{Mkfiles/README}.
8692 To build the installer for the Windows platform, you will need the
8693 \i\e{Nullsoft Scriptable Installer}, \i{NSIS}, installed.
8695 To build the documentation, you will need a set of additional tools.
8696 The documentation is not likely to be able to build on non-Unix
8697 systems.
8699 \H{git} Building from the \i\c{git} Repository
8701 The NASM development tree is kept in a source code repository using
8702 the \c{git} distributed source control system.  The link is available
8703 on the website.  This is recommended only to participate in the
8704 development of NASM or to assist with testing the development code.
8706 To build NASM from the \c{git} repository you will need a Perl and, if
8707 building on a Unix system, GNU autoconf.
8709 To build on a Unix system, run:
8711 \c      sh autogen.sh
8713 to create the \c{configure} script and then build as listed above.
8715 \A{contact} Contact Information
8717 \H{website} Website
8719 NASM has a \i{website} at
8720 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}.
8722 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
8723 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
8724 the official web site in source form as well as binaries for a number
8725 of common platforms.
8727 \S{forums} User Forums
8729 Users of NASM may find the Forums on the website useful.  These are,
8730 however, not frequented much by the developers of NASM, so they are
8731 not suitable for reporting bugs.
8733 \S{develcom} Development Community
8735 The development of NASM is coordinated primarily though the
8736 \i\c{nasm-devel} mailing list.  If you wish to participate in
8737 development of NASM, please join this mailing list.  Subscription
8738 links and archives of past posts are available on the website.
8740 \H{bugs} \i{Reporting Bugs}\I{bugs}
8742 To report bugs in NASM, please use the \i{bug tracker} at
8743 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/} (click on "Bug
8744 Tracker"), or if that fails then through one of the contacts in
8745 \k{website}.
8747 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
8748 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
8749 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
8750 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
8751 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
8752 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
8753 there.
8755 If you do report a bug, \e{please} make sure your bug report includes
8756 the following information:
8758 \b What operating system you're running NASM under.  Linux,
8759 FreeBSD, NetBSD, MacOS X, Win16, Win32, Win64, MS-DOS, OS/2, VMS,
8760 whatever.
8762 \b If you compiled your own executable from a source archive, compiled
8763 your own executable from \c{git}, used the standard distribution
8764 binaries from the website, or got an executable from somewhere else
8765 (e.g. a Linux distribution.) If you were using a locally built
8766 executable, try to reproduce the problem using one of the standard
8767 binaries, as this will make it easier for us to reproduce your problem
8768 prior to fixing it.
8770 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
8771 it. Give us the precise command line, and the contents of the
8772 \c{NASMENV} environment variable if any.
8774 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
8775 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
8776 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
8777 got, and the exact linker command line. If the problem involves
8778 linking against object files generated by a compiler, tell us what
8779 compiler, what version, and what command line or options you used.
8780 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
8781 with the command-line version of the compiler.)
8783 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
8784 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
8785 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
8786 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
8787 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
8788 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
8789 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
8790 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
8791 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
8792 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
8793 demonstrate the problem is much easier to work with than a
8794 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
8795 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
8797 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
8798 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
8799 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
8800 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
8801 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
8802 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
8803 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
8804 generating'; `the object file produced from this source code crashes
8805 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
8806 should be 77 instead'.
8808 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
8809 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
8810 generates the same file, or whether the problem is related to
8811 portability issues between our development platforms and yours. We
8812 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
8813 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
8814 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
8815 for us.
8817 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
8818 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
8819 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
8820 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
8821 differently from us.