Add standard time macro boilerplate to __POSIX_TIME__
[nasm/autotest.git] / doc / nasmdoc.src
blob208cf3f5e56fcf9c37a94b5332954eb2e2022154
1 \#
2 \# Source code to NASM documentation
3 \#
4 \M{category}{Programming}
5 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
6 \M{year}{2007}
7 \M{author}{The NASM Development Team}
8 \M{license}{All rights reserved. This document is redistributable under the license given in the file "COPYING" distributed in the NASM archive.}
9 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
10 \M{infoname}{NASM}
11 \M{infofile}{nasm}
12 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
13 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
14 \IR{-D} \c{-D} option
15 \IR{-E} \c{-E} option
16 \IR{-F} \c{-F} option
17 \IR{-I} \c{-I} option
18 \IR{-M} \c{-M} option
19 \IR{-MG} \c{-MG} option
20 \IR{-On} \c{-On} option
21 \IR{-P} \c{-P} option
22 \IR{-U} \c{-U} option
23 \IR{-X} \c{-X} option
24 \IR{-a} \c{-a} option
25 \IR{-d} \c{-d} option
26 \IR{-e} \c{-e} option
27 \IR{-f} \c{-f} option
28 \IR{-g} \c{-g} option
29 \IR{-i} \c{-i} option
30 \IR{-l} \c{-l} option
31 \IR{-o} \c{-o} option
32 \IR{-p} \c{-p} option
33 \IR{-s} \c{-s} option
34 \IR{-u} \c{-u} option
35 \IR{-v} \c{-v} option
36 \IR{-w} \c{-w} option
37 \IR{-y} \c{-y} option
38 \IR{-Z} \c{-Z} option
39 \IR{!=} \c{!=} operator
40 \IR{$, here} \c{$}, Here token
41 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
42 \IR{$$} \c{$$} token
43 \IR{%} \c{%} operator
44 \IR{%%} \c{%%} operator
45 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
46 \IA{%-1}{%+1}
47 \IR{%0} \c{%0} parameter count
48 \IR{&} \c{&} operator
49 \IR{&&} \c{&&} operator
50 \IR{*} \c{*} operator
51 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
52 \IR{/} \c{/} operator
53 \IR{//} \c{//} operator
54 \IR{<} \c{<} operator
55 \IR{<<} \c{<<} operator
56 \IR{<=} \c{<=} operator
57 \IR{<>} \c{<>} operator
58 \IR{=} \c{=} operator
59 \IR{==} \c{==} operator
60 \IR{>} \c{>} operator
61 \IR{>=} \c{>=} operator
62 \IR{>>} \c{>>} operator
63 \IR{?} \c{?} MASM syntax
64 \IR{^} \c{^} operator
65 \IR{^^} \c{^^} operator
66 \IR{|} \c{|} operator
67 \IR{||} \c{||} operator
68 \IR{~} \c{~} operator
69 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
70 \IA{%$$}{%$}
71 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
72 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
73 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
74 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
75 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
76 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
77 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
78 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
79 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
80 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
81 variables
82 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
83 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
84 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
85 \IR{autoconf} Autoconf
86 \IR{bin} bin
87 \IR{bitwise and} bitwise AND
88 \IR{bitwise or} bitwise OR
89 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
90 \IR{block ifs} block IFs
91 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
92 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
93 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
94 \IR{bsd} BSD
95 \IR{c calling convention} C calling convention
96 \IR{c symbol names} C symbol names
97 \IA{critical expressions}{critical expression}
98 \IA{command line}{command-line}
99 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
100 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
101 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
102 \IA{character constants}{character constant}
103 \IR{common object file format} Common Object File Format
104 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
105 in \c{elf}
106 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
107 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
108 \IR{declaring structure} declaring structures
109 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
110 \IR{devpac} DevPac
111 \IR{djgpp} DJGPP
112 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
113 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
114 \IR{dos} DOS
115 \IR{dos archive} DOS archive
116 \IR{dos source archive} DOS source archive
117 \IA{effective address}{effective addresses}
118 \IA{effective-address}{effective addresses}
119 \IR{elf} ELF
120 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
121 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
122 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
123 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
124 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
125 \IR{freebsd} FreeBSD
126 \IR{freelink} FreeLink
127 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
128 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
129 convention
130 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
131 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
132 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
133 \IR{got} GOT
134 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
135 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
136 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
137 \IR{intel number formats} Intel number formats
138 \IR{linux, elf} Linux, ELF
139 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
140 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
141 \IR{logical and} logical AND
142 \IR{logical or} logical OR
143 \IR{logical xor} logical XOR
144 \IR{masm} MASM
145 \IA{memory reference}{memory references}
146 \IR{minix} Minix
147 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
148 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
149 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
150 \IR{mmx registers} MMX registers
151 \IA{modr/m}{modr/m byte}
152 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
153 \IR{ms-dos} MS-DOS
154 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
155 \IR{multipush} \c{multipush} macro
156 \IR{nan} NaN
157 \IR{nasm version} NASM version
158 \IR{netbsd} NetBSD
159 \IR{omf} OMF
160 \IR{openbsd} OpenBSD
161 \IR{operating system} operating system
162 \IR{os/2} OS/2
163 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
164 \IR{passes} passes, assembly
165 \IR{perl} Perl
166 \IR{pic} PIC
167 \IR{pharlap} PharLap
168 \IR{plt} PLT
169 \IR{plt} \c{PLT} relocations
170 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
171 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
172 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
173 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
174 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
175 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
176 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
177 Object File Format
178 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
179 \IA{repeating}{repeating code}
180 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
181 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
182 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
183 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
184 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
185 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
186 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
187 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
188 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
189 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
190 \IR{shift command} \c{shift} command
191 \IA{sib}{sib byte}
192 \IR{sib byte} SIB byte
193 \IR{solaris x86} Solaris x86
194 \IA{standard section names}{standardized section names}
195 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
196 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
197 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
198 \IR{tlink} \c{TLINK}
199 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
200 \IR{unix} Unix
201 \IA{sco unix}{unix, sco}
202 \IR{unix, sco} Unix, SCO
203 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
204 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
205 \IA{unix system v}{unix, system v}
206 \IR{unix, system v} Unix, System V
207 \IR{unixware} UnixWare
208 \IR{val} VAL
209 \IR{version number of nasm} version number of NASM
210 \IR{visual c++} Visual C++
211 \IR{www page} WWW page
212 \IR{win32} Win32
213 \IR{win32} Win64
214 \IR{windows} Windows
215 \IR{windows 95} Windows 95
216 \IR{windows nt} Windows NT
217 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
218 \# \IC{program entry point}{start point, program}
219 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
220 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
221 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
224 \C{intro} Introduction
226 \H{whatsnew} Documentation Changes for Version 2.00
228 \S{p64Bit} 64-Bit Support
230 \b Writing 64-bit Code \k{64bit}
232 \b elf32 and elf64 output formats \k{elffmt}
234 \b win64 output format \k{win64fmt}
236 \b Numeric constants in DQ directive \k{db}
238 \b oword, do and reso \k{db}
240 \b Stack Relative Preprocessor Directives \k{stackrel}
242 \S{fpenhance} Floating Point Enhancements
244 \b 8-, 16- and 128-bit floating-point format \k{fltconst}
246 \b Floating-point option control \k{FLOAT}
248 \b Infinity and NaN \k{fltconst}
250 \S{elfenhance} ELF Enhancements
252 \b Symbol Visibility \k{elfglob}
254 \b Setting OSABI value in ELF header \k{abisect}
256 \b Debug Formats \k{elfdbg}
258 \S{cmdenhance} Command Line Options
260 \b Generate Makefile Dependencies \k{opt-MG}
262 \b Send Errors to a File \k{opt-Z}
264 \b Unlimited Optimization Passes \k{opt-On}
266 \S{oenhance} Other Enhancements
268 \b %IFN and %ELIFN \k{condasm}
270 \b Logical Negation Operator \c{!} \k{expmul}
272 \b Current BITS Mode \k{bitsm}
274 \b Use of \c{%+} \k{concat%+}
276 \H{whatsnasm} What Is NASM?
278 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed for
279 portability and modularity. It supports a range of object file
280 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF}, \c{Mach-O},
281 Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will also output plain
282 binary files. Its syntax is designed to be simple and easy to understand, similar
283 to Intel's but less complex. It supports from the upto and including \c{Pentium},
284 \c{P6}, \c{MMX}, \c{3DNow!}, \c{SSE}, \c{SSE2}, \c{SSE3} and \c{x64} opcodes. NASM has
285 a strong support for macro conventions.
288 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
290 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
291 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
292 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
293 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
295 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
296 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
298 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
299 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
300 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
301 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
302 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
303 it (properly.)
305 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
306 doesn't seem to have much (or any) documentation.
308 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
309 DOS.
311 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
312 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
313 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
314 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
315 It's expensive too. And it's DOS-only.
317 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
318 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
319 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
320 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
321 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
322 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
323 Again.
326 \S{legal} License Conditions
328 Please see the file \c{COPYING}, supplied as part of any NASM
329 distribution archive, for the \i{license} conditions under which you
330 may use NASM.  NASM is now under the so-called GNU Lesser General
331 Public License, LGPL.
334 \H{contact} Contact Information
336 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
337 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
338 (see below for the link).
339 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
341 NASM has a \i{WWW page} at
342 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}. If it's
343 not there, google for us!
346 The original authors are \i{e\-mail}able as
347 \W{mailto:jules@dsf.org.uk}\c{jules@dsf.org.uk} and
348 \W{mailto:anakin@pobox.com}\c{anakin@pobox.com}.
349 The latter is no longer involved in the development team.
351 \i{New releases} of NASM are uploaded to the official sites
352 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}
353 and to
354 \W{ftp://ftp.kernel.org/pub/software/devel/nasm/}\i\c{ftp.kernel.org}
356 \W{ftp://ibiblio.org/pub/Linux/devel/lang/assemblers/}\i\c{ibiblio.org}.
358 Announcements are posted to
359 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
360 \W{news:alt.lang.asm}\i\c{alt.lang.asm} and
361 \W{news:comp.os.linux.announce}\i\c{comp.os.linux.announce}
363 If you want information about NASM beta releases, and the current
364 development status, please subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list
365 by registering at
366 \W{http://sourceforge.net/projects/nasm}\c{http://sourceforge.net/projects/nasm}.
369 \H{install} Installation
371 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
373 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
374 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
375 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
376 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
378 The archive will contain a set of executable files: the NASM
379 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
380 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
381 RDOFF file format.
383 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
384 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
385 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
386 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
387 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
388 under other versions of Windows as well.)
390 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
391 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
392 so you can delete it if you need to save space; however, you may
393 want to keep the documentation or test programs.
395 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
396 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
397 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
398 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
399 the source archive.
401 Note that a number of files are generated from other files by Perl
402 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
403 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
404 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
405 documentation. It is possible future source distributions may not
406 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
407 platforms, including DOS and Windows, are available from
408 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
411 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
413 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
414 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
415 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
416 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
417 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
419 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
420 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
421 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
422 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
423 accordingly.
425 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
426 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
427 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
428 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
429 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
430 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
431 install the programs yourself.
433 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
434 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
435 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
436 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
439 \C{running} Running NASM
441 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
443 To assemble a file, you issue a command of the form
445 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
447 For example,
449 \c nasm -f elf myfile.asm
451 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
453 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
455 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
457 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
458 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
459 to give a listing file name, for example:
461 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
463 To get further usage instructions from NASM, try typing
465 \c nasm -h
467 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
468 are.
470 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
471 or \c{ELF}, type
473 \c file nasm
475 (in the directory in which you put the NASM binary when you
476 installed it). If it says something like
478 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
480 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
481 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
483 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
485 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
486 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
487 and are rare these days.)
489 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
490 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
491 messages.
494 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
496 NASM will normally choose the name of your output file for you;
497 precisely how it does this is dependent on the object file format.
498 For Microsoft object file formats (\i\c{obj} and \i\c{win32}), it
499 will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
500 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
501 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\i\c{aout},
502 \i\c{coff}, \i\c{elf}, \i\c{macho} and \i\c{as86}) it will substitute \c{.o}. For
503 \i\c{rdf}, it will use \c{.rdf}, and for the \i\c{bin} format it
504 will simply remove the extension, so that \c{myfile.asm} produces
505 the output file \c{myfile}.
507 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
508 has the same name as the input file, in which case it will give a
509 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
511 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
512 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
513 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
514 with the name you wish for the output file, either with or without
515 an intervening space. For example:
517 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
518 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
520 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
521 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-On}.
524 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
526 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
527 output file format for you itself. In the distribution versions of
528 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
529 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
530 choose what you want the default to be.
532 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
533 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
535 A complete list of the available output file formats can be given by
536 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
539 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
541 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
542 optional space) by a file name, NASM will generate a
543 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
544 code are listed on the left, and the actual source code, with
545 expansions of multi-line macros (except those which specifically
546 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
547 right. For example:
549 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
551 If a list file is selected, you may turn off listing for a 
552 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
553 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user 
554 form" (without the brackets). This can be used to list only 
555 sections of interest, avoiding excessively long listings.
558 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
560 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
561 This can be redirected to a file for further processing. For example:
563 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
566 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
568 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
569 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
570 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
571 dependency list without a prefix.
574 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
576 This option is used to select the format of the debug information emitted 
577 into the output file, to be used by a debugger (or \e{will} be). Use
578 of this switch does \e{not} enable output of the selected debug info format.
579 Use \c{-g}, see \k{opt-g}, to enable output.
581 A complete list of the available debug file formats for an output format
582 can be seen by issuing the command \i\c{nasm -f <format> -y}. (As of 2.00,
583 only "-f elf32", "-f elf64", "-f ieee", and "-f obj" provide debug information.) 
584 See \k{opt-y}.
586 This should not be confused with the "-f dbg" output format option which 
587 is not built into NASM by default. For information on how
588 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}
591 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
593 This option can be used to generate debugging information in the specified
594 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting 
595 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
596 If no debug information is currently implemented in the selected output 
597 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
600 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
602 This option can be used to select an error reporting format for any 
603 error messages that might be produced by NASM.
605 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
606 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is 
607 the default and looks like this:
609 \c filename.asm:65: error: specific error message 
611 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
612 error was detected, \c{65} is the source file line number on which 
613 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
614 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
615 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
617 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
618 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
620 \c filename.asm(65) : error: specific error message
622 where the only difference is that the line number is in parentheses
623 instead of being delimited by colons.  
625 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
627 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
629 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
630 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
631 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
632 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
633 example) you want to load them into an editor.
635 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
636 which causes errors to be sent to the specified files rather than
637 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
638 the errors into a file by typing
640 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
642 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
643 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
644 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
646 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
648 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
649 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
650 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
651 program, you can type:
653 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
655 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
658 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
660 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{incbin} directive in 
661 a source file (see \k{include} or \k{incbin}), 
662 it will search for the given file not only in the
663 current directory, but also in any directories specified on the
664 command line by the use of the \c{-i} option. Therefore you can
665 include files from a \i{macro library}, for example, by typing
667 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
669 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
670 optional).
672 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
673 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
674 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
675 prepended exactly as written to the name of the include file.
676 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
677 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
679 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
680 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
681 to search for the file \c{foobar.i}...)
683 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
684 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
685 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
686 \k{nasmenv}).
688 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
689 be specified as \c{-I}.
692 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
694 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
695 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
696 option. So running
698 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
700 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
701 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
703 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
704 option can also be specified as \c{-P}.
707 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
709 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
710 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
711 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
712 could code
714 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
716 as an alternative to placing the directive
718 \c %define FOO 100
720 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
721 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
722 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
723 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
724 \c{-dDEBUG}.
726 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
727 be specified as \c{-D}.
730 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
732 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
733 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
734 option specified earlier on the command lines.
736 For example, the following command line:
738 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
740 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
741 program. This is useful to override options specified at a different
742 point in a Makefile.
744 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
745 be specified as \c{-U}.
748 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
750 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
751 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
752 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
753 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
754 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
755 if the \c{-o} option is also used).
757 This option cannot be applied to programs which require the
758 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
759 which depend on the values of symbols: so code such as
761 \c %assign tablesize ($-tablestart)
763 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
765 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
766 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
767 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
769 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
771 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
772 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
773 completely and assume the compiler has already done it, to save time
774 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
775 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
776 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
779 \S{opt-On} The \i\c{-On} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}.
781 NASM defaults to being a two pass assembler. This means that if you
782 have a complex source file which needs more than 2 passes to assemble
783 optimally, you have to enable extra passes.
785 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out multiple passes.
786 The syntax is:
788 \b \c{-O0} strict two-pass assembly, JMP and Jcc are handled more
789         like v0.98, except that backward JMPs are short, if possible.
790         Immediate operands take their long forms if a short form is
791         not specified.
793 \b \c{-O1} strict two-pass assembly, but forward branches are assembled
794         with code guaranteed to reach; may produce larger code than
795         -O0, but will produce successful assembly more often if
796         branch offset sizes are not specified.
797         Additionally, immediate operands which will fit in a signed byte
798         are optimized, unless the long form is specified.
800 \b \c{-On} multi-pass optimization, minimize branch offsets; also will
801         minimize signed immediate bytes, overriding size specification
802         unless the \c{strict} keyword has been used (see \k{strict}).
803         The number specifies the maximum number of passes.  The more
804         passes, the better the code, but the slower is the assembly.
806 \b \c{-Ox} where \c{x} is the actual letter \c{x}, indicates to NASM
807         to do unlimited passes.
809 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
810 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
813 \S{opt-t} The \i\c{-t} option: Enable TASM Compatibility Mode
815 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
816 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
818 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
820 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
821 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
822 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
823 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
824 Note that you lose the ability to override the default address type for
825 the instruction.
827 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
828 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
829 \c{include}, \c{local})
831 \S{opt-w} The \i\c{-w} Option: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
833 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
834 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
835 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
836 conditions are reported like errors, but come up with the word
837 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
838 generating an output file and returning a success status to the
839 operating system.
841 Some conditions are even less severe than that: they are only
842 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
843 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
844 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
845 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
846 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
847 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
849 The \i{suppressible warning} classes are:
851 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
852 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
853 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
854 you might want to disable it.
856 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This 
857 warning class is enabled by default.
859 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
860 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
861 NASM does not warn about this somewhat obscure condition by default;
862 see \k{syntax} for an example of why you might want it to.
864 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
865 don't fit in 32 bits (for example, it's easy to type one too many Fs
866 and produce \c{0x7ffffffff} by mistake). This warning class is
867 enabled by default.
869 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations 
870 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this. 
871 This warning class is enabled by default.
873 \b In addition, warning classes may be enabled or disabled across 
874 sections of source code with \i\c{[warning +warning-name]} or 
875 \i\c{[warning -warning-name]}. No "user form" (without the 
876 brackets) exists. 
879 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
881 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
882 and the date on which it was compiled.
884 You will need the version number if you report a bug.
886 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
888 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available 
889 debug info formats for the given output format. The default format 
890 is indicated by an asterisk. E.g. \c{nasm -f elf -y} yields \c{* stabs}.
891 (as of 2.00, the \e{only} debug info format implemented for this output format).
894 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
896 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append 
897 (respectively) the given argument to all \c{global} or
898 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix_} will prepend the 
899 underscore to all global and external variables, as C sometimes 
900 (but not always) likes it.
903 \S{nasmenv} The \c{NASMENV} \i{Environment} Variable
905 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
906 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
907 processed before the real command line. You can use this to define
908 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
909 options in the \c{NASMENV} variable.
911 The value of the variable is split up at white space, so that the
912 value \c{-s -ic:\\nasmlib} will be treated as two separate options.
913 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
914 what you might want, because it will be split at the space and the
915 NASM command-line processing will get confused by the two
916 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
918 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
919 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
920 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
921 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
922 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib} is equivalent to setting it to \c{-s
923 -ic:\\nasmlib}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
925 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
926 changed with version 0.98.31.
929 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
931 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
932 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
933 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
934 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
935 skipping this section.
938 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
940 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
941 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
942 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
943 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
944 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
945 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
946 will distinguish between labels differing only in case.
949 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
951 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
952 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
953 practical, for the user to look at a single line of NASM code
954 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
955 if you declare, for example,
957 \c foo     equ     1
958 \c bar     dw      2
960 then the two lines of code
962 \c         mov     ax,foo
963 \c         mov     ax,bar
965 generate completely different opcodes, despite having
966 identical-looking syntaxes.
968 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
969 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
970 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
971 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
972 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
973 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
974 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
975 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
977 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
978 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
979 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
980 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
981 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
982 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
984 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
985 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
986 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
987 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
988 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
989 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
990 \e{everything} is a label.
992 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
993 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
994 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
995 portion outside square brackets and another portion inside. The
996 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
997 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1000 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1002 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1003 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1004 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1005 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1006 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1007 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1008 \c{mov word [var],2}.
1010 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1011 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1012 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1013 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1014 the strings being manipulated.
1017 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1019 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1020 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1021 choose to put in your segment registers, and will never
1022 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1025 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1027 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1028 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1029 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1030 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1031 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1032 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1033 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1034 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1035 track of which external variable definitions are far and which are
1036 near.
1039 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1041 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1042 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1043 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1044 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1046 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1047 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1048 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1049 on a misunderstanding by the authors.
1052 \S{qsother} Other Differences
1054 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1055 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1057 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1058 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1059 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1060 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1061 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1062 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1063 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1065 In addition to all of this, macros and directives work completely
1066 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1067 details.
1070 \C{lang} The NASM Language
1072 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1074 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1075 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1076 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1078 \c label:    instruction operands        ; comment
1080 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1081 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1082 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1083 presence and nature of the instruction field.
1085 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1086 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1087 backslash-ended line.
1089 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1090 have white space before them, or instructions may have no space
1091 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1092 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1093 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1094 valid source line which does nothing but define a label. Running
1095 NASM with the command-line option
1096 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1097 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1099 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1100 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1101 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1102 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1103 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1104 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1105 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1106 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1107 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of 
1108 an identifier is 4095 characters.
1110 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1111 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1112 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1113 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1114 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1115 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \c{A16},
1116 \c{A32}, \c{O16} and \c{O32} are provided - one example of their use
1117 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1118 override}segment register as an instruction prefix: coding
1119 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1120 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1121 syntactic features of the language, but for instructions such as
1122 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1123 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1124 \c{es lodsb}.
1126 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1127 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1128 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1130 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1131 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1133 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1134 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1135 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1136 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1137 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1138 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1140 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1141 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1142 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1143 \# Details of
1144 \# all forms of each supported instruction are given in
1145 \# \k{iref}.
1146 For example, you can code:
1148 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1149 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1151 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1152 \c         fadd    to st1          ; so does this
1154 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1155 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1156 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1159 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1161 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1162 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1163 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1164 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT} and \i\c{DO};
1165 their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1166 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST} and \i\c{RESO}; the \i\c{INCBIN}
1167 command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1170 \S{db} \c{DB} and friends: Declaring initialized Data
1172 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT} and \i\c{DO} are
1173 used, much as in MASM, to declare initialized data in the output
1174 file. They can be invoked in a wide range of ways:
1175 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1177 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1178 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1179 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1180 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1181 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1182 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1183 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1184 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1185 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1186 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1187 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1188 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1189 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1191 \c{DT} and \c{DO} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1194 \S{resb} \c{RESB} and friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1196 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST} and
1197 \i\c{RESO} are designed to be used in the BSS section of a module:
1198 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1199 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1200 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1201 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1202 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1203 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1204 expression}: see \k{crit}.
1206 For example:
1208 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1209 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1210 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1213 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1215 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1216 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1217 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1218 directly into a game executable file. It can be called in one of
1219 these three ways:
1221 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1222 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1223 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1224 \c                                    ; actually include at most 512
1227 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1229 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1230 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1231 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1232 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1233 example,
1235 \c message         db      'hello, world'
1236 \c msglen          equ     $-message
1238 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1239 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1240 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1241 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1242 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1243 and using the value of \c{$} at the point of reference. Note that
1244 the operand to an \c{EQU} is also a \i{critical expression}
1245 (\k{crit}).
1248 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1250 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1251 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1252 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1253 code
1255 \c zerobuf:        times 64 db 0
1257 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1258 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1259 \e{expression}, so you can do things like
1261 \c buffer: db      'hello, world'
1262 \c         times 64-$+buffer db ' '
1264 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1265 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1266 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1268 \c         times 100 movsb
1270 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1271 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1272 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1274 The operand to \c{TIMES}, like that of \c{EQU} and those of \c{RESB}
1275 and friends, is a critical expression (\k{crit}).
1277 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1278 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1279 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1280 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1281 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1284 \H{effaddr} Effective Addresses
1286 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1287 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1288 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1289 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1290 example:
1292 \c wordvar dw      123
1293 \c         mov     ax,[wordvar]
1294 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1295 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1297 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1298 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1300 More complicated effective addresses, such as those involving more
1301 than one register, work in exactly the same way:
1303 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1304 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1306 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1307 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1308 all right:
1310 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1311 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1313 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1314 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1315 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1316 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1317 generate the latter on the grounds that the former requires four
1318 bytes to store a zero offset.
1320 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1321 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1322 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1323 default segment registers.
1325 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1326 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1327 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1328 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1329 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1330 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1331 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1332 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1333 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1334 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1335 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1337 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1338 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1339 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1340 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1341 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1342 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1343 the offset to be lost.
1345 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1346 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1347 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1348 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1349 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1350 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1352 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1353 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1354 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1355 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1358 \H{const} \i{Constants}
1360 NASM understands four different types of constant: numeric,
1361 character, string and floating-point.
1364 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1366 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1367 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1368 suffix \c{H}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} for \i{hex}, \i{octal} and \i{binary},
1369 or you can prefix \c{0x} for hex in the style of C, or you can
1370 prefix \c{$} for hex in the style of Borland Pascal. Note, though,
1371 that the \I{$, prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on
1372 identifiers (see \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$}
1373 sign must have a digit after the \c{$} rather than a letter.
1375 Some examples:
1377 \c         mov     ax,100          ; decimal
1378 \c         mov     ax,0a2h         ; hex
1379 \c         mov     ax,$0a2         ; hex again: the 0 is required
1380 \c         mov     ax,0xa2         ; hex yet again
1381 \c         mov     ax,777q         ; octal
1382 \c         mov     ax,777o         ; octal again
1383 \c         mov     ax,10010011b    ; binary
1386 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1388 A character constant consists of up to four characters enclosed in
1389 either single or double quotes. The type of quote makes no
1390 difference to NASM, except of course that surrounding the constant
1391 with single quotes allows double quotes to appear within it and vice
1392 versa.
1394 A character constant with more than one character will be arranged
1395 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1397 \c           mov eax,'abcd'
1399 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1400 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1401 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1402 the sense of character constants understood by the Pentium's
1403 \i\c{CPUID} instruction.
1404 \# (see \k{insCPUID})
1407 \S{strconst} String Constants
1409 String constants are only acceptable to some pseudo-instructions,
1410 namely the \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\i\c{DB} family and
1411 \i\c{INCBIN}.
1413 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1414 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1415 for the conditions. So the following are equivalent:
1417 \c       db    'hello'               ; string constant
1418 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1420 And the following are also equivalent:
1422 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1423 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1424 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1426 Note that when used as an operand to \c{db}, a constant like
1427 \c{'ab'} is treated as a string constant despite being short enough
1428 to be a character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have
1429 the same effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly,
1430 three-character or four-character constants are treated as strings
1431 when they are operands to \c{dw}.
1434 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1436 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1437 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1438 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1439 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1440 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1441 \i\c{__float128h__}.
1443 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1444 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1445 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1446 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1447 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.  NASM also
1448 support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x}, hexadecimal
1449 digits, period, optionally more hexadeximal digits, then optionally a
1450 \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent in decimal
1451 notation.
1453 Some examples:
1455 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1456 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1457 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1458 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1459 \c       dq    1.e10                   ; 10,000,000,000
1460 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1461 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1462 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1463 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1465 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1466 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1467 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1468 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1469 called a "\i{minifloat}."
1471 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1472 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1473 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1474 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1475 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1476 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1477 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1478 floating-point number, respectively.
1480 For example:
1482 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1484 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1485 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1487 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1489 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1490 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1491 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1492 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1493 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1494 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1495 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1496 of floating-point routines, which would significantly increase the
1497 size of the assembler for very little benefit.
1499 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1500 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1501 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1502 respectively.  These are normally used as macros:
1504 \c %define Inf __Infinity__
1505 \c %define NaN __QNaN__
1507 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1509 \H{expr} \i{Expressions}
1511 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1512 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1513 appropriate size.
1515 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1516 calculations to involve the current assembly position: the
1517 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1518 position at the beginning of the line containing the expression; so
1519 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1520 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1521 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1523 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1524 increasing order of \i{precedence}.
1527 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1529 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1530 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1531 arithmetic operator supported by NASM.
1534 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1536 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1539 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1541 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1544 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1546 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1547 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1548 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1549 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1550 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1553 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1554 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1556 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1557 subtraction.
1560 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1561 \i{Multiplication} and \i{Division}
1563 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1564 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1565 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1566 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1567 \i{signed modulo} operators respectively.
1569 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1570 operation of the signed modulo operator.
1572 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1573 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1574 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1577 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1578 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1580 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1581 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1582 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1583 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1584 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1585 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1588 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1590 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1591 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1592 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1593 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1595 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1596 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1597 the symbol makes sense. So the code
1599 \c         mov     ax,seg symbol
1600 \c         mov     es,ax
1601 \c         mov     bx,symbol
1603 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1605 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1606 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1607 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1608 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1609 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1611 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1612 \c         mov     es,ax
1613 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1615 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1616 pointer to the symbol \c{symbol}.
1618 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1619 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1620 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1621 could code either of
1623 \c         call    (seg procedure):procedure
1624 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1626 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1627 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1628 practice.)
1630 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1631 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1632 to \c{CALL} in these examples.
1634 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1635 must code
1637 \c         dw      symbol, seg symbol
1639 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1640 invent one using the macro processor.
1643 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1645 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1646 \k{opt-On}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1647 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD} or \c{OWORD}), but will give them the
1648 smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be used to inhibit
1649 optimization and force a particular operand to be emitted in the
1650 specified size. For example, with the optimizer on, and in \c{BITS 16}
1651 mode,
1653 \c         push dword 33
1655 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1657 \c         push strict dword 33
1659 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1660 21 00 00 00}.
1662 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1663 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1666 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1668 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1669 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1670 called \e{Critical Expressions}.
1672 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1673 code and data, so that the second pass, when generating all the
1674 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1675 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1676 symbol declared after the code in question. For example,
1678 \c         times (label-$) db 0
1679 \c label:  db      'Where am I?'
1681 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1682 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1683 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1684 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1685 code
1687 \c         times (label-$+1) db 0
1688 \c label:  db      'NOW where am I?'
1690 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1691 wrong!
1693 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1694 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1695 value is required to be computable in the first pass, and which must
1696 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1697 the \c{TIMES} prefix is a critical expression; for the same reason,
1698 the arguments to the \i\c{RESB} family of pseudo-instructions are
1699 also critical expressions.
1701 Critical expressions can crop up in other contexts as well: consider
1702 the following code.
1704 \c                 mov     ax,symbol1
1705 \c symbol1         equ     symbol2
1706 \c symbol2:
1708 On the first pass, NASM cannot determine the value of \c{symbol1},
1709 because \c{symbol1} is defined to be equal to \c{symbol2} which NASM
1710 hasn't seen yet. On the second pass, therefore, when it encounters
1711 the line \c{mov ax,symbol1}, it is unable to generate the code for
1712 it because it still doesn't know the value of \c{symbol1}. On the
1713 next line, it would see the \i\c{EQU} again and be able to determine
1714 the value of \c{symbol1}, but by then it would be too late.
1716 NASM avoids this problem by defining the right-hand side of an
1717 \c{EQU} statement to be a critical expression, so the definition of
1718 \c{symbol1} would be rejected in the first pass.
1720 There is a related issue involving \i{forward references}: consider
1721 this code fragment.
1723 \c         mov     eax,[ebx+offset]
1724 \c offset  equ     10
1726 NASM, on pass one, must calculate the size of the instruction \c{mov
1727 eax,[ebx+offset]} without knowing the value of \c{offset}. It has no
1728 way of knowing that \c{offset} is small enough to fit into a
1729 one-byte offset field and that it could therefore get away with
1730 generating a shorter form of the \i{effective-address} encoding; for
1731 all it knows, in pass one, \c{offset} could be a symbol in the code
1732 segment, and it might need the full four-byte form. So it is forced
1733 to compute the size of the instruction to accommodate a four-byte
1734 address part. In pass two, having made this decision, it is now
1735 forced to honour it and keep the instruction large, so the code
1736 generated in this case is not as small as it could have been. This
1737 problem can be solved by defining \c{offset} before using it, or by
1738 forcing byte size in the effective address by coding \c{[byte
1739 ebx+offset]}.
1741 Note that use of the \c{-On} switch (with n>=2) makes some of the above
1742 no longer true (see \k{opt-On}).
1744 \H{locallab} \i{Local Labels}
1746 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1747 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1748 label, which means that it is associated with the previous non-local
1749 label. So, for example:
1751 \c label1  ; some code
1753 \c .loop
1754 \c         ; some more code
1756 \c         jne     .loop
1757 \c         ret
1759 \c label2  ; some code
1761 \c .loop
1762 \c         ; some more code
1764 \c         jne     .loop
1765 \c         ret
1767 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1768 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1769 are kept separate by virtue of each being associated with the
1770 previous non-local label.
1772 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1773 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1774 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1775 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1776 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1777 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1778 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1779 to, you could write
1781 \c label3  ; some more code
1782 \c         ; and some more
1784 \c         jmp label1.loop
1786 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1787 define a label which can be referenced from anywhere but which
1788 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1789 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1790 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1791 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1792 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1793 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1794 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1795 to the local label mechanism. So you could code
1797 \c label1:                         ; a non-local label
1798 \c .local:                         ; this is really label1.local
1799 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1800 \c label2:                         ; another non-local label
1801 \c .local:                         ; this is really label2.local
1803 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1805 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1806 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1807 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}).
1810 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1812 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1813 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1814 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1815 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1816 sign.
1818 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1819 character into a single line.  Thus:
1821 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1822 \c         THIS_VALUE
1824 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1825 sequence.
1827 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1829 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1831 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1832 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1833 things like
1835 \c %define ctrl    0x1F &
1836 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1838 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1840 which will expand to
1842 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1844 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1845 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1846 not at definition time. Thus the code
1848 \c %define a(x)    1+b(x)
1849 \c %define b(x)    2*x
1851 \c         mov     ax,a(8)
1853 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1854 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1856 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1857 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1858 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1859 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1860 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1861 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1862 \c{bar}.
1864 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1865 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
1866 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
1867 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
1868 Hence, if you code
1870 \c %define a(x)    1+a(x)
1872 \c         mov     ax,a(3)
1874 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
1875 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
1876 for an example of its use.
1878 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
1879 macros: if you write
1881 \c %define foo(x)   1+x
1882 \c %define foo(x,y) 1+x*y
1884 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
1885 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
1886 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
1887 you define
1889 \c %define foo bar
1891 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
1892 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
1893 \e{with} parameters, and vice versa.
1895 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
1896 perfectly well define a macro with
1898 \c %define foo bar
1900 and then re-define it later in the same source file with
1902 \c %define foo baz
1904 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
1905 according to the most recent definition. This is particularly useful
1906 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
1908 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
1909 the NASM command line: see \k{opt-d}.
1912 \S{xdefine} Enhancing %define: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
1914 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
1915 time that it is embedded, as opposed to when the calling macro is
1916 expanded, you need a different mechanism to the one offered by
1917 \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or it's
1918 \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
1920 Suppose you have the following code:
1922 \c %define  isTrue  1
1923 \c %define  isFalse isTrue
1924 \c %define  isTrue  0
1926 \c val1:    db      isFalse
1928 \c %define  isTrue  1
1930 \c val2:    db      isFalse
1932 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
1933 This is because, when a single-line macro is defined using
1934 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
1935 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
1936 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
1937 time it is 1.
1939 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
1940 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
1941 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
1943 \c %xdefine isTrue  1
1944 \c %xdefine isFalse isTrue
1945 \c %xdefine isTrue  0
1947 \c val1:    db      isFalse
1949 \c %xdefine isTrue  1
1951 \c val2:    db      isFalse
1953 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
1954 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
1955 the time that \c{isFalse} was defined.
1958 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
1960 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
1961 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
1962 several similar macros that perform similar functions.
1964 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
1965 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
1967 As an example, consider the following:
1969 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
1971 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
1972 \c         .COM1addr       RESW    1
1973 \c         .COM2addr       RESW    1
1974 \c         ; ..and so on
1975 \c endstruc
1977 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
1978 we can end up with:
1980 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
1981 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
1983 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
1984 can be reduced in size significantly by using the following macro:
1986 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
1988 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
1990 Now the above code can be written as:
1992 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
1993 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
1995 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
1996 in turn, reduce typing errors).
1999 \S{undef} Undefining macros: \i\c{%undef}
2001 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} command.  For
2002 example, the following sequence:
2004 \c %define foo bar
2005 \c %undef  foo
2007 \c         mov     eax, foo
2009 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2010 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2012 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2013 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2014 \k{opt-u}.
2017 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2019 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2020 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2021 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2022 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2024 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2025 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2026 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2027 \c{%assign} directive is processed.
2029 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2030 later, so you can do things like
2032 \c %assign i i+1
2034 to increment the numeric value of a macro.
2036 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2037 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2038 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2040 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2041 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2042 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2043 involving a register).
2046 \H{strlen} \i{String Handling in Macros}: \i\c{%strlen} and \i\c{%substr}
2048 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2049 supports two simple string handling macro operators from which
2050 more complex operations can be constructed.
2053 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2055 The \c{%strlen} macro is like \c{%assign} macro in that it creates
2056 (or redefines) a numeric value to a macro. The difference is that
2057 with \c{%strlen}, the numeric value is the length of a string. An
2058 example of the use of this would be:
2060 \c %strlen charcnt 'my string'
2062 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2063 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2064 was a literal string but it could also have been a single-line
2065 macro that expands to a string, as in the following example:
2067 \c %define sometext 'my string'
2068 \c %strlen charcnt sometext
2070 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2071 assigned the value of 9.
2074 \S{substr} \i{Sub-strings}: \i\c{%substr}
2076 Individual letters in strings can be extracted using \c{%substr}.
2077 An example of its use is probably more useful than the description:
2079 \c %substr mychar  'xyz' 1         ; equivalent to %define mychar 'x'
2080 \c %substr mychar  'xyz' 2         ; equivalent to %define mychar 'y'
2081 \c %substr mychar  'xyz' 3         ; equivalent to %define mychar 'z'
2083 In this example, mychar gets the value of 'y'. As with \c{%strlen}
2084 (see \k{strlen}), the first parameter is the single-line macro to
2085 be created and the second is the string. The third parameter
2086 specifies which character is to be selected. Note that the first
2087 index is 1, not 0 and the last index is equal to the value that
2088 \c{%strlen} would assign given the same string. Index values out
2089 of range result in an empty string.
2092 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2094 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2095 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2096 this.
2098 \c %macro  prologue 1
2100 \c         push    ebp
2101 \c         mov     ebp,esp
2102 \c         sub     esp,%1
2104 \c %endmacro
2106 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2107 invoke the macro with a call such as
2109 \c myfunc:   prologue 12
2111 which would expand to the three lines of code
2113 \c myfunc: push    ebp
2114 \c         mov     ebp,esp
2115 \c         sub     esp,12
2117 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2118 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2119 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2120 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2121 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2122 \c{%3} and so on.
2124 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2125 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2127 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2128 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2129 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2130 things like
2132 \c %macro  silly 2
2134 \c     %2: db      %1
2136 \c %endmacro
2138 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2139 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2140 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2143 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2145 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2146 defining the same macro name several times with different numbers of
2147 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2148 parameters at all. So you could define
2150 \c %macro  prologue 0
2152 \c         push    ebp
2153 \c         mov     ebp,esp
2155 \c %endmacro
2157 to define an alternative form of the function prologue which
2158 allocates no local stack space.
2160 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2161 instruction; for example, you might want to define
2163 \c %macro  push 2
2165 \c         push    %1
2166 \c         push    %2
2168 \c %endmacro
2170 so that you could code
2172 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2173 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2175 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2176 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2177 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2178 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2179 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2180 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2183 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2185 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2186 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2187 calling the same macro multiple times will use a different label
2188 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2189 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2190 flag is set by doing this:
2192 \c %macro  retz 0
2194 \c         jnz     %%skip
2195 \c         ret
2196 \c     %%skip:
2198 \c %endmacro
2200 You can call this macro as many times as you want, and every time
2201 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2202 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2203 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2204 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2205 interfering with the local label mechanism, as described in
2206 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2207 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2208 they interfere with macro-local labels.
2211 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2213 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2214 command line into one parameter definition, possibly after
2215 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2216 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2217 you might want to be able to write
2219 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2221 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2222 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2223 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2224 the last defined one along with the separating commas. So if you
2225 code:
2227 \c %macro  writefile 2+
2229 \c         jmp     %%endstr
2230 \c   %%str:        db      %2
2231 \c   %%endstr:
2232 \c         mov     dx,%%str
2233 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2234 \c         mov     bx,%1
2235 \c         mov     ah,0x40
2236 \c         int     0x21
2238 \c %endmacro
2240 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2241 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2242 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2243 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2244 \c{db}.
2246 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2247 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2248 \c{%macro} line.
2250 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2251 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2252 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2253 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2254 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2255 into account when overloading macros, and will not allow you to
2256 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2257 example).
2259 Of course, the above macro could have been implemented as a
2260 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2261 look like
2263 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2265 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2266 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2267 definition.
2269 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2272 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2274 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2275 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2276 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2278 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2280 \c         writefile 2,%1
2281 \c         mov     ax,0x4c01
2282 \c         int     0x21
2284 \c %endmacro
2286 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2287 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2288 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2289 called with no parameters, in which case it will use the default
2290 error message supplied in the macro definition.
2292 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2293 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2294 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2295 optional ones. So if a macro definition began with the line
2297 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2299 then it could be called with between one and three parameters, and
2300 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2301 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2302 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2304 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2305 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2306 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2307 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2308 parameters were really passed to the macro call.
2310 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2311 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2312 and more useful, by changing the first line of the definition to
2314 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2316 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2317 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2318 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2321 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2323 For a macro which can take a variable number of parameters, the
2324 parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2325 number of parameters passed to the macro. This can be used as an
2326 argument to \c{%rep} (see \k{rep}) in order to iterate through all
2327 the parameters of a macro. Examples are given in \k{rotate}.
2330 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2332 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2333 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2334 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2335 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2336 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2337 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2339 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2340 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2341 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2342 argument list reappear on the right, and vice versa.
2344 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2345 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2346 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2347 parameters are rotated to the right.
2349 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2350 restore a set of registers might work as follows:
2352 \c %macro  multipush 1-*
2354 \c   %rep  %0
2355 \c         push    %1
2356 \c   %rotate 1
2357 \c   %endrep
2359 \c %endmacro
2361 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2362 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2363 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2364 one place to the left, so that the original second argument is now
2365 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2366 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2367 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2369 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2370 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2371 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2373 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2374 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2375 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2376 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2377 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2378 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2379 order from the one in which they were pushed.
2381 This can be done by the following definition:
2383 \c %macro  multipop 1-*
2385 \c   %rep %0
2386 \c   %rotate -1
2387 \c         pop     %1
2388 \c   %endrep
2390 \c %endmacro
2392 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2393 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2394 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2395 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2396 iterated through in reverse order.
2399 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2401 NASM can concatenate macro parameters on to other text surrounding
2402 them. This allows you to declare a family of symbols, for example,
2403 in a macro definition. If, for example, you wanted to generate a
2404 table of key codes along with offsets into the table, you could code
2405 something like
2407 \c %macro keytab_entry 2
2409 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2410 \c                 db      %2
2412 \c %endmacro
2414 \c keytab:
2415 \c           keytab_entry F1,128+1
2416 \c           keytab_entry F2,128+2
2417 \c           keytab_entry Return,13
2419 which would expand to
2421 \c keytab:
2422 \c keyposF1        equ     $-keytab
2423 \c                 db     128+1
2424 \c keyposF2        equ     $-keytab
2425 \c                 db      128+2
2426 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2427 \c                 db      13
2429 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2430 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2432 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2433 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2434 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2435 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2436 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2437 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2438 (literal text to be concatenated to the parameter).
2440 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2441 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2442 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2443 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2444 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2445 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2446 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2447 real names of macro-local labels means that the two usages
2448 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2449 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2452 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2454 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2455 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2456 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2457 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2458 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2459 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2460 condition code.
2462 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2463 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2464 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2465 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2467 \c %macro  retc 1
2469 \c         j%-1    %%skip
2470 \c         ret
2471 \c   %%skip:
2473 \c %endmacro
2475 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2476 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2477 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2478 \c{JPE}.
2480 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2481 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2482 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2483 because no inverse condition code exists.
2486 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2488 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2489 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2490 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2491 see which instructions in the macro expansion are generating what
2492 code; however, for some macros this clutters the listing up
2493 unnecessarily.
2495 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2496 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2497 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2498 the number of parameters, like this:
2500 \c %macro foo 1.nolist
2502 Or like this:
2504 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2506 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2508 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2509 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2510 syntax of this feature looks like this:
2512 \c %if<condition>
2513 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2514 \c %elif<condition2>
2515 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2516 \c %else
2517 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2518 \c %endif
2520 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2522 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2523 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2526 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2527 single-line macro existence}
2529 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2530 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2531 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2532 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2534 For example, when debugging a program, you might want to write code
2535 such as
2537 \c           ; perform some function
2538 \c %ifdef DEBUG
2539 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2540 \c %endif
2541 \c           ; go and do something else
2543 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2544 version of the program which produced debugging messages, and remove
2545 the option to generate the final release version of the program.
2547 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2548 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2549 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2550 \i\c{%elifndef}.
2553 \S{ifmacro} \i\c{ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2554 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2556 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2557 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2559 For example, you may be working with a large project and not have control
2560 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2561 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2562 does exist.
2564 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2565 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2567 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2569 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2571 \c %else
2573 \c      %macro MyMacro 1-3
2575 \c              ; insert code to define the macro
2577 \c      %endmacro
2579 \c %endif
2581 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2582 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2583 conflict.
2585 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2586 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2587 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2590 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2591 stack}
2593 The conditional-assembly construct \c{%ifctx ctxname} will cause the
2594 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2595 the preprocessor's context stack has the name \c{ctxname}. As with
2596 \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2597 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2599 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2600 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2603 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2604 arbitrary numeric expressions}
2606 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2607 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2608 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2609 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2610 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2612 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2613 a critical expression (see \k{crit}).
2615 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2616 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2617 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2618 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2619 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2620 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2621 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2622 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2623 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2624 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2625 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2626 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2627 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2628 for true and 0 for false.
2630 Like most other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2631 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2633 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2634 Identity\I{testing, exact text identity}
2636 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2637 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2638 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2639 Differences in white space are not counted.
2641 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2643 For example, the following macro pushes a register or number on the
2644 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2646 \c %macro  pushparam 1
2648 \c   %ifidni %1,ip
2649 \c         call    %%label
2650 \c   %%label:
2651 \c   %else
2652 \c         push    %1
2653 \c   %endif
2655 \c %endmacro
2657 Like most other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2658 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2659 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2660 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2663 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
2664 Types\I{testing, token types}
2666 Some macros will want to perform different tasks depending on
2667 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
2668 example, a string output macro might want to be able to cope with
2669 being passed either a string constant or a pointer to an existing
2670 string.
2672 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
2673 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
2674 the first token in the parameter exists and is an identifier.
2675 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
2676 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
2678 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2679 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
2681 \c %macro writefile 2-3+
2683 \c   %ifstr %2
2684 \c         jmp     %%endstr
2685 \c     %if %0 = 3
2686 \c       %%str:    db      %2,%3
2687 \c     %else
2688 \c       %%str:    db      %2
2689 \c     %endif
2690 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
2691 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
2692 \c   %else
2693 \c                 mov     dx,%2
2694 \c                 mov     cx,%3
2695 \c   %endif
2696 \c                 mov     bx,%1
2697 \c                 mov     ah,0x40
2698 \c                 int     0x21
2700 \c %endmacro
2702 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
2703 the following two ways:
2705 \c         writefile [file], strpointer, length
2706 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
2708 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
2709 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
2710 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
2711 it itself and works out the address and length for itself.
2713 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
2714 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
2715 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
2716 which case, all but the first two would be lumped together into
2717 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
2719 \I\c{%ifnid}\I\c{%elifid}\I\c{%elifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%elifnum}
2720 \I\c{%elifnnum}\I\c{%ifnstr}\I\c{%elifstr}\I\c{%elifnstr}
2721 The usual \c{%elifXXX}, \c{%ifnXXX} and \c{%elifnXXX} versions exist
2722 for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
2725 \S{pperror} \i\c{%error}: Reporting \i{User-Defined Errors}
2727 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
2728 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
2729 try to assemble your source files, you can ensure that they define
2730 the right macros by means of code like this:
2732 \c %ifdef SOME_MACRO
2733 \c     ; do some setup
2734 \c %elifdef SOME_OTHER_MACRO
2735 \c     ; do some different setup
2736 \c %else
2737 \c     %error Neither SOME_MACRO nor SOME_OTHER_MACRO was defined.
2738 \c %endif
2740 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
2741 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
2742 having to wait until the program crashes on being run and then not
2743 knowing what went wrong.
2746 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
2748 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
2749 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
2750 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
2751 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
2753 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
2754 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
2755 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
2756 replicated as many times as specified by the preprocessor:
2758 \c %assign i 0
2759 \c %rep    64
2760 \c         inc     word [table+2*i]
2761 \c %assign i i+1
2762 \c %endrep
2764 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
2765 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
2766 \c{[table+126]}.
2768 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
2769 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
2770 terminate the loop, like this:
2772 \c fibonacci:
2773 \c %assign i 0
2774 \c %assign j 1
2775 \c %rep 100
2776 \c %if j > 65535
2777 \c     %exitrep
2778 \c %endif
2779 \c         dw j
2780 \c %assign k j+i
2781 \c %assign i j
2782 \c %assign j k
2783 \c %endrep
2785 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
2787 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
2788 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
2789 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
2790 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
2791 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
2792 be gradually used up and other applications to start crashing.
2795 \H{include} \i{Including Other Files}
2797 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
2798 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
2799 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
2801 \c %include "macros.mac"
2803 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
2804 file containing the \c{%include} directive.
2806 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
2807 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
2808 opposed to the location of the NASM executable or the location of
2809 the source file), plus any directories specified on the NASM command
2810 line using the \c{-i} option.
2812 The standard C idiom for preventing a file being included more than
2813 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
2814 the form
2816 \c %ifndef MACROS_MAC
2817 \c     %define MACROS_MAC
2818 \c     ; now define some macros
2819 \c %endif
2821 then including the file more than once will not cause errors,
2822 because the second time the file is included nothing will happen
2823 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
2825 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
2826 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
2827 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
2830 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
2832 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
2833 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
2834 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
2835 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
2836 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
2837 had defined. However, for such a macro you would also want to be
2838 able to nest these loops.
2840 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
2841 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
2842 characterized by a name. You add a new context to the stack using
2843 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
2844 define labels that are local to a particular context on the stack.
2847 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
2848 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
2850 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
2851 on the top of the context stack. \c{%push} requires one argument,
2852 which is the name of the context. For example:
2854 \c %push    foobar
2856 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can
2857 have several contexts on the stack with the same name: they can
2858 still be distinguished.
2860 The directive \c{%pop}, requiring no arguments, removes the top
2861 context from the context stack and destroys it, along with any
2862 labels associated with it.
2865 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
2867 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
2868 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
2869 is used to define a label which is local to the context on the top
2870 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
2871 above could be implemented by means of:
2873 \c %macro repeat 0
2875 \c     %push   repeat
2876 \c     %$begin:
2878 \c %endmacro
2880 \c %macro until 1
2882 \c         j%-1    %$begin
2883 \c     %pop
2885 \c %endmacro
2887 and invoked by means of, for example,
2889 \c         mov     cx,string
2890 \c         repeat
2891 \c         add     cx,3
2892 \c         scasb
2893 \c         until   e
2895 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
2896 in \c{AL}.
2898 If you need to define, or access, labels local to the context
2899 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
2900 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
2903 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
2905 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
2906 a particular context, in just the same way:
2908 \c %define %$localmac 3
2910 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
2911 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
2912 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
2915 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
2917 If you need to change the name of the top context on the stack (in
2918 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
2919 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
2920 have the side effect of destroying all context-local labels and
2921 macros associated with the context that was just popped.
2923 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
2924 with a different name, without touching the associated macros and
2925 labels. So you could replace the destructive code
2927 \c %pop
2928 \c %push   newname
2930 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
2933 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
2935 This example makes use of almost all the context-stack features,
2936 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
2937 implement a block IF statement as a set of macros.
2939 \c %macro if 1
2941 \c     %push if
2942 \c     j%-1  %$ifnot
2944 \c %endmacro
2946 \c %macro else 0
2948 \c   %ifctx if
2949 \c         %repl   else
2950 \c         jmp     %$ifend
2951 \c         %$ifnot:
2952 \c   %else
2953 \c         %error  "expected `if' before `else'"
2954 \c   %endif
2956 \c %endmacro
2958 \c %macro endif 0
2960 \c   %ifctx if
2961 \c         %$ifnot:
2962 \c         %pop
2963 \c   %elifctx      else
2964 \c         %$ifend:
2965 \c         %pop
2966 \c   %else
2967 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
2968 \c   %endif
2970 \c %endmacro
2972 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
2973 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
2974 that the macros are issued in the right order (for example, not
2975 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
2976 not.
2978 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
2979 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
2980 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
2981 to do different things depending on whether the context on top of
2982 the stack is \c{if} or \c{else}.
2984 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
2985 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
2986 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
2987 the context's name so that \c{endif} will know there was an
2988 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
2990 A sample usage of these macros might look like:
2992 \c         cmp     ax,bx
2994 \c         if ae
2995 \c                cmp     bx,cx
2997 \c                if ae
2998 \c                        mov     ax,cx
2999 \c                else
3000 \c                        mov     ax,bx
3001 \c                endif
3003 \c         else
3004 \c                cmp     ax,cx
3006 \c                if ae
3007 \c                        mov     ax,cx
3008 \c                endif
3010 \c         endif
3012 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3013 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3014 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3015 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3018 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3020 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3021 when it starts to process any source file. If you really need a
3022 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3023 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3024 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3026 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3027 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3028 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3029 described here.
3032 \S{stdmacver} \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3033 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__}: \i{NASM Version}
3035 The single-line macros \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3036 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3037 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3038 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3039 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3040 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3041 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3044 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3046 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3047 representing the full version number of the version of nasm being used.
3048 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3049 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3050 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3051 would be equivalent to:
3053 \c         dd      0x00622001
3057 \c         db      1,32,98,0
3059 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3060 line is used just to give an indication of the order that the separate
3061 values will be present in memory.
3064 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3066 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3067 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3069 \c         db      __NASM_VER__
3071 would expand to
3073 \c         db      "0.98.32"
3076 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3078 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3079 name and line number containing the current instruction. The macro
3080 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3081 current input file (which may change through the course of assembly
3082 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3083 numeric constant giving the current line number in the input file.
3085 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3086 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3087 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3088 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3089 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3090 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3091 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3092 here'. You could then write a macro
3094 \c %macro  notdeadyet 0
3096 \c         push    eax
3097 \c         mov     eax,__LINE__
3098 \c         call    stillhere
3099 \c         pop     eax
3101 \c %endmacro
3103 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3104 find the crash point.
3106 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3108 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3109 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3110 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3111 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3112 mode-dependent macros.
3114 \S{datetime} \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__}: Assembly date and time
3116 The \c{__DATE__} and \c{__TIME__} macros give the assembly date and
3117 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3118 respectively.)
3120 All instances of time and date macros in the same assembly session
3121 produce consistent output.
3123 \S{datetimenum} \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__}: Numeric
3124 assembly date and time
3126 The \c{__DATE_NUM__} and \c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3127 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3128 \c{HHMMSS} respectively.
3130 All instances of time and date macros in the same assembly session
3131 produce consistent output.
3133 \S{utcdatetime} \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__}: Assembly UTC date and time
3135 The \c{__DATE__} and \c{__TIME__} macros give the assembly date and
3136 time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3137 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the
3138 underlying platform doesn't provide UTC time, these macros are
3139 undefined.
3141 All instances of time and date macros in the same assembly session
3142 produce consistent output.
3144 \S{utcdatetimenum} \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__}: Numeric
3145 assembly UTC date and time
3147 The \c{__UTC_DATE_NUM__} and \c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3148 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3149 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3150 underlying platform doesn't provide UTC time, these macros are
3151 undefined.
3153 All instances of time and date macros in the same assembly session
3154 produce consistent output.
3156 \S{posixtime} \i\c{__POSIX_TIME__}: POSIX time constant
3158 The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3159 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3160 excluding any leap seconds.
3162 This is computed using UTC time if available on the platform,
3163 otherwise it is computed using the local time as if it was UTC.
3165 All instances of time and date macros in the same assembly session
3166 produce consistent output.
3168 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3170 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3171 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3172 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3173 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3175 \c{STRUC} takes one parameter, which is the name of the data type.
3176 This name is defined as a symbol with the value zero, and also has
3177 the suffix \c{_size} appended to it and is then defined as an
3178 \c{EQU} giving the size of the structure. Once \c{STRUC} has been
3179 issued, you are defining the structure, and should define fields
3180 using the \c{RESB} family of pseudo-instructions, and then invoke
3181 \c{ENDSTRUC} to finish the definition.
3183 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3184 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3186 \c struc   mytype
3188 \c   mt_long:      resd    1
3189 \c   mt_word:      resw    1
3190 \c   mt_byte:      resb    1
3191 \c   mt_str:       resb    32
3193 \c endstruc
3195 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3196 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3197 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3198 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3200 The reason why the structure type name is defined at zero is a side
3201 effect of allowing structures to work with the local label
3202 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3203 more than one structure, you can define the above structure like this:
3205 \c struc mytype
3207 \c   .long:        resd    1
3208 \c   .word:        resw    1
3209 \c   .byte:        resb    1
3210 \c   .str:         resb    32
3212 \c endstruc
3214 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3215 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3217 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3218 support any form of period notation to refer to the elements of a
3219 structure once you have one (except the above local-label notation),
3220 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3221 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3222 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3223 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3226 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3227 \i{Instances of Structures}
3229 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3230 to do is to declare instances of that structure in your data
3231 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3232 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3233 you code something like this:
3235 \c mystruc:
3236 \c     istruc mytype
3238 \c         at mt_long, dd      123456
3239 \c         at mt_word, dw      1024
3240 \c         at mt_byte, db      'x'
3241 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3243 \c     iend
3245 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3246 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3247 specified structure field, and then to declare the specified data.
3248 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3249 they were specified in the structure definition.
3251 If the data to go in a structure field requires more than one source
3252 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3253 the \c{AT} line. For example:
3255 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3256 \c                     db      190,100,0
3258 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3259 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3260 line:
3262 \c         at mt_str
3263 \c                 db      'hello, world'
3264 \c                 db      13,10,0
3267 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3269 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3270 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3271 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3272 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3274 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3275 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3276 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3277 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3278 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3280 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3281 both compute the number of additional bytes required to bring the
3282 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3283 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3284 perform the alignment.
3286 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3287 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3288 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3289 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3290 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
3291 except for special purposes.
3293 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
3294 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
3295 power of two, or if their second argument generates more than one
3296 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
3297 thing.
3299 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
3300 be used within structure definitions:
3302 \c struc mytype2
3304 \c   mt_byte:
3305 \c         resb 1
3306 \c         alignb 2
3307 \c   mt_word:
3308 \c         resw 1
3309 \c         alignb 4
3310 \c   mt_long:
3311 \c         resd 1
3312 \c   mt_str:
3313 \c         resb 32
3315 \c endstruc
3317 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
3318 relative to the base of the structure.
3320 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
3321 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
3322 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
3323 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
3324 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
3325 check that the section's alignment characteristics are sensible for
3326 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
3329 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3331 The following preprocessor directives provide a way to use
3332 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3334 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3336 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3338 \b\c{%local}  (see \k{local})
3341 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3343 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3344 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3345 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3347 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3348 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3349 convenient to use. and is not TASM compatible. Here is an example
3350 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3352 \c some_function:
3354 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3355 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3356 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3358 \c         mov     ax,[i]
3359 \c         mov     bx,[j_ptr]
3360 \c         add     ax,[bx]
3361 \c         ret
3363 \c     %pop                       ; restore original context
3365 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3366 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3367 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3368 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3371 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3373 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3374 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3375 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3376 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3377 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3379 \c %stacksize flat
3381 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3382 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3383 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3385 \c %stacksize flat64
3387 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3388 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3389 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3391 \c %stacksize large
3393 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3394 assumes that a far form of call was used to get to this address
3395 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3397 \c %stacksize small
3399 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3400 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3401 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3402 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3403 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3404 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3405 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3406 (see \k{local}).
3409 \S{local} \i\c{%local} Directive
3411 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3412 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3413 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3414 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3415 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3416 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3417 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3418 instruction.
3419 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3420 An example of its use is the following:
3422 \c silly_swap:
3424 \c     %push mycontext             ; save the current context
3425 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3426 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3427 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3429 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3430 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3431 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3432 \c         mov     ax,bx
3433 \c         mov     dx,cx
3434 \c         mov     bx,[old_ax]
3435 \c         mov     cx,[old_dx]
3436 \c         leave                   ; restore old bp
3437 \c         ret                     ;
3439 \c     %pop                        ; restore original context
3441 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3442 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3443 current context before the \c{%local} directive may be used.
3444 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3445 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3446 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3447 as shown in the example.
3449 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3451 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3452 information from external sources. Currently they include:
3454 The following preprocessor directive is supported to allow NASM to
3455 correctly handle output of the cpp C language preprocessor.
3457 \b\c{%line} enables NAsM to correctly handle the output of the cpp
3458 C language preprocessor (see \k{line}).
3460 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3461 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3463 \S{line} \i\c{%line} Directive
3465 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3466 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3467 this other file would be an original source file, with the current
3468 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3469 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3470 number of the original source file, instead of the file that is being
3471 read by NASM.
3473 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3474 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3475 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3477 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3479 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3480 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3481 which specifies a line increment value; each line of the input file
3482 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3483 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3484 specifies the file name of the original source file.
3486 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3487 all file name and line numbers relative to the values specified
3488 therein.
3491 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3493 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3494 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3495 to store the contents of an environment variable into a string, which
3496 could be used at some other point in your code.
3498 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3499 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3500 could do that as follows:
3502 \c %define FOO    %!FOO
3503 \c %define quote   '
3505 \c tmpstr  db      quote FOO quote
3507 At the time of writing, this will generate an "unterminated string"
3508 warning at the time of defining "quote", and it will add a space
3509 before and after the string that is read in. I was unable to find
3510 a simple workaround (although a workaround can be created using a
3511 multi-line macro), so I believe that you will need to either learn how
3512 to create more complex macros, or allow for the extra spaces if you
3513 make use of this feature in that way.
3516 \C{directive} \i{Assembler Directives}
3518 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
3519 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
3520 directives. These are described in this chapter.
3522 NASM's directives come in two types: \I{user-level
3523 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
3524 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
3525 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
3526 recommend that users use the user-level forms of the directives,
3527 which are implemented as macros which call the primitive forms.
3529 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
3530 directives are not.
3532 In addition to the universal directives described in this chapter,
3533 each object file format can optionally supply extra directives in
3534 order to control particular features of that file format. These
3535 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
3536 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
3539 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
3541 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
3542 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
3543 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
3544 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
3546 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
3547 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
3548 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
3549 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
3550 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
3551 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
3552 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
3553 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
3555 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
3556 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
3557 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
3558 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
3559 device drivers and boot loader software.
3561 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
3562 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
3563 assembler will generate incorrect code because it will be writing
3564 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
3566 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
3567 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
3568 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
3569 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
3570 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
3571 need an 0x67.
3573 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
3574 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
3575 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
3577 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
3578 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
3579 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
3580 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
3581 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
3582 necessary.
3584 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
3585 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
3586 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
3587 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
3588 REX prefix is used.
3590 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
3591 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
3592 a macro which has no function other than to call the primitive form.
3594 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
3596 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
3598 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
3599 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
3602 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
3604 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
3605 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
3606 specify most features directly.  However, this is occationally
3607 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
3608 to use.
3610 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
3611 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
3612 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
3613 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
3614 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
3615 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
3617 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
3618 fact that these registers are generally used as thread pointers or
3619 other special functions in 64-bit mode, and generating
3620 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
3622 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
3624 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
3625 Sections}
3627 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
3628 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
3629 which section of the output file the code you write will be
3630 assembled into. In some object file formats, the number and names of
3631 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
3632 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
3633 define a new section, if you try to switch to a section that does
3634 not (yet) exist.
3636 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
3637 \k{multisec}, all support
3638 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
3639 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
3640 format, by contrast, does not recognize these section names as being
3641 special, and indeed will strip off the leading period of any section
3642 name that has one.
3645 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
3647 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
3648 functions differently from its primitive form. The primitive form,
3649 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
3650 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
3651 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
3652 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
3653 it. So the user-level directive
3655 \c         SECTION .text
3657 expands to the two lines
3659 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
3660 \c         [SECTION .text]
3662 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
3663 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3664 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
3666 \c %macro  writefile 2+
3668 \c         [section .data]
3670 \c   %%str:        db      %2
3671 \c   %%endstr:
3673 \c         __SECT__
3675 \c         mov     dx,%%str
3676 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
3677 \c         mov     bx,%1
3678 \c         mov     ah,0x40
3679 \c         int     0x21
3681 \c %endmacro
3683 This form of the macro, once passed a string to output, first
3684 switches temporarily to the data section of the file, using the
3685 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
3686 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
3687 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
3688 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
3689 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
3690 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
3691 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
3692 code in any of several separate code sections.
3695 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
3697 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
3698 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
3699 physical section, but at the hypothetical section starting at the
3700 given absolute address. The only instructions you can use in this
3701 mode are the \c{RESB} family.
3703 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
3705 \c absolute 0x1A
3707 \c     kbuf_chr    resw    1
3708 \c     kbuf_free   resw    1
3709 \c     kbuf        resw    16
3711 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
3712 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
3713 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
3715 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
3716 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
3718 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
3719 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
3721 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
3722 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
3723 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
3724 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
3726 \c         org     100h               ; it's a .COM program
3728 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
3730 \c         ; the resident part of the TSR goes here
3731 \c setup:
3732 \c         ; now write the code that installs the TSR here
3734 \c absolute setup
3736 \c runtimevar1     resw    1
3737 \c runtimevar2     resd    20
3739 \c tsr_end:
3741 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
3742 after the setup has finished running, the space it took up can be
3743 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
3744 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
3745 needs to be made resident.
3748 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
3750 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
3751 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
3752 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
3753 defined in some other module and needs to be referred to by this
3754 one. Not every object-file format can support external variables:
3755 the \c{bin} format cannot.
3757 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
3758 argument is the name of a symbol:
3760 \c extern  _printf
3761 \c extern  _sscanf,_fscanf
3763 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
3764 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
3765 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
3766 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
3767 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
3768 by means of the directive
3770 \c extern  _variable:wrt dgroup
3772 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
3773 only in that it can take only one argument at a time: the support
3774 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
3776 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
3777 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
3778 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
3781 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
3783 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
3784 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
3785 linker errors, some other module must actually \e{define} the
3786 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
3787 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
3789 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
3790 the definition of the symbol.
3792 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
3793 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
3794 \c{GLOBAL} directive. For example:
3796 \c global _main
3797 \c _main:
3798 \c         ; some code
3800 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
3801 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
3802 example, lets you specify whether global data items are functions or
3803 data:
3805 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
3807 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
3808 user-level form only in that it can take only one argument at a
3809 time.
3812 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
3814 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
3815 A common variable is much like a global variable declared in the
3816 uninitialized data section, so that
3818 \c common  intvar  4
3820 is similar in function to
3822 \c global  intvar
3823 \c section .bss
3825 \c intvar  resd    1
3827 The difference is that if more than one module defines the same
3828 common variable, then at link time those variables will be
3829 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
3830 at the same piece of memory.
3832 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
3833 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
3834 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
3835 specify the alignment requirements of a common variable:
3837 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
3838 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
3840 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
3841 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
3842 only one argument at a time.
3845 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
3847 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
3848 are available on the specified CPU.
3850 Options are:
3852 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
3854 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
3856 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
3858 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
3860 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
3862 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
3864 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
3866 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
3868 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
3870 \b\c{CPU P2}            Same as 686
3872 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
3874 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
3876 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
3878 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
3880 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
3882 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
3884 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
3886 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
3887 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
3888 instructions are available.
3891 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
3893 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
3894 denormals are supported.  The following options can be set to alter
3895 this behaviour:
3897 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
3899 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
3901 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
3903 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
3905 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
3907 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
3909 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
3911 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
3912 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
3913 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
3915 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
3916 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
3919 \C{outfmt} \i{Output Formats}
3921 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
3922 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
3923 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
3924 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
3925 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
3926 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
3928 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
3929 output file based on the input file name and the chosen output
3930 format. This will be generated by removing the \i{extension}
3931 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
3932 name, and substituting an extension defined by the output format.
3933 The extensions are given with each format below.
3936 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
3938 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
3939 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
3940 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
3941 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
3942 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
3943 development.
3945 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
3946 how nasm handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
3948 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
3949 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
3950 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
3951 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
3953 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
3954 leaves your file name as it is once the original extension has been
3955 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
3956 into a binary file called \c{binprog}.
3959 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
3961 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
3962 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
3963 directive is to specify the origin address which NASM will assume
3964 the program begins at when it is loaded into memory.
3966 For example, the following code will generate the longword
3967 \c{0x00000104}:
3969 \c         org     0x100
3970 \c         dd      label
3971 \c label:
3973 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
3974 which allows you to jump around in the object file and overwrite
3975 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
3976 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
3977 offset which is added to all internal address references within the
3978 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
3979 does. See \k{proborg} for further comments.
3982 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
3983 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
3985 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
3986 directive to allow you to specify the alignment requirements of
3987 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
3988 end of the section-definition line. For example,
3990 \c section .data   align=16
3992 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
3993 aligned on a 16-byte boundary.
3995 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
3996 section start address must be forced to zero. The alignment value
3997 given may be any power of two.\I{section alignment, in
3998 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4001 \S{multisec} \i\c{Multisection}\I{bin, multisection} support for the BIN format.
4003 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names, 
4004 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4006 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default 
4007 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits}, 
4008 of course).
4010 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous 
4011 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with 
4012 \i\c{start=}.
4014 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used 
4015 for the calculation of all memory references within that section 
4016 with \i\c{vstart=}.
4018 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or 
4019 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit 
4020 start address.
4022 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are 
4023 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)} 
4024 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4026 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4027 is directed by default into the \c{.text} section.
4029 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used 
4030 by default.
4032 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits} 
4033 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=} 
4034 has been specified.
4036 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different 
4037 alignment has been specified.
4039 \b Sections may not overlap.
4041 \b Nasm creates the \c{section.<secname>.start} for each section, 
4042 which may be used in your code.
4044 \S{map}\i{Map files}
4046 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]} 
4047 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments}, 
4048 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout} 
4049 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4050 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4051 brackets must be used.
4054 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4056 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4057 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4058 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4059 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4061 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4063 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4064 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4065 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4066 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4067 file format.
4069 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4070 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4071 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4073 If your source file contains code before specifying an explicit
4074 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4075 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4077 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4078 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4079 address of the segment. So, for example:
4081 \c segment data
4083 \c dvar:   dw      1234
4085 \c segment code
4087 \c function:
4088 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4089 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4090 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4091 \c         ret
4093 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4094 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4095 like
4097 \c extern  foo
4099 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4100 \c       mov   ds,ax
4101 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4102 \c       mov   es,ax
4103 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4104 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4107 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4108 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4110 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4111 directive to allow you to specify various properties of the segment
4112 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4113 end of the segment-definition line. For example,
4115 \c segment code private align=16
4117 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4118 segment, and requires that the portion of it described in this code
4119 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4121 The available qualifiers are:
4123 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4124 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4125 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4126 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4127 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4128 than stuck end-to-end.
4130 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4131 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4132 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4133 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4134 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4135 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4136 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4137 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4138 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4140 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4141 indicates to the linker that segments of the same class should be
4142 placed near each other in the output file. The class name can be any
4143 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4145 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4146 as an argument, and provides overlay information to an
4147 overlay-capable linker.
4149 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4150 the effect of recording the choice in the object file and also
4151 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4152 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4154 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4155 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4156 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4157 defines the group if it is not already defined.
4159 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4160 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4161 are currently known to make sensible use of this feature;
4162 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4163 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4164 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4166 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4167 class, no overlay, and \c{USE16}.
4170 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4172 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4173 single segment register can be used to refer to all the segments in
4174 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4175 you can code
4177 \c segment data
4179 \c         ; some data
4181 \c segment bss
4183 \c         ; some uninitialized data
4185 \c group dgroup data bss
4187 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4188 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4189 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4190 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4191 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4192 segment register.
4194 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4195 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4196 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4197 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4198 base rather than the segment base.
4200 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4201 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4202 segment which is part of more than one group will default to being
4203 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4205 A group does not have to contain any segments; you can still make
4206 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4207 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4208 \c{FLAT} with no segments in it.
4211 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4213 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4214 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4215 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4216 segment, group and symbol names that are written to the object file
4217 to be forced to upper case just before being written. Within a
4218 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4219 be written entirely in upper case if desired.
4221 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4224 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4225 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4227 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4228 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4229 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4230 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4232 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4233 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4234 wish to import and the name of the library you wish to import it
4235 from. For example:
4237 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4239 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4240 known in the library you are importing it from, in case this is not
4241 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4242 once you have imported it. For example:
4244 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4247 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4248 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4250 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4251 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4252 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4253 using the \c{EXPORT} directive.
4255 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4256 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4257 optional second parameter (separated by white space from the first)
4258 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4259 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4260 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4261 off.
4263 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4264 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4265 space. If further parameters are given, the external name must also
4266 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4267 available attributes are:
4269 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4270 resident by the system loader. This is an optimisation for
4271 frequently used symbols imported by name.
4273 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4274 does not make use of any initialized data.
4276 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4277 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4278 between 32-bit and 16-bit segments.
4280 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4281 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4282 the desired number.
4284 For example:
4286 \c     export  myfunc
4287 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4288 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4289 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4292 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4293 Point}
4295 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4296 define the program entry point, where execution will begin when the
4297 program is run. If the object file that defines the entry point is
4298 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4299 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4300 begin.
4303 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4304 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4306 If you declare an external symbol with the directive
4308 \c     extern  foo
4310 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4311 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4312 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4313 \c{foo} you will usually need to do something like
4315 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4316 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4317 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4319 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4320 is going to be accessible from a given segment or group, say
4321 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4322 simply code
4324 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4326 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4327 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4328 alternative form
4330 \c     extern  foo:wrt dgroup
4332 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4333 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4334 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4335 \c{foo wrt dgroup}.
4337 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4338 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4339 your program. It can also be applied to common variables: see
4340 \k{objcommon}.
4343 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4344 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4346 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4347 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4348 specify which your variables should be by the use of the syntax
4350 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4351 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4353 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4354 OMF specification says that they are declared as a number of
4355 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4356 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4357 five-byte elements or one ten-byte element.
4359 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4360 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4361 the variable size, to match when resolving common variables declared
4362 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4363 the element size on your far common variables. This is done by the
4364 following syntax:
4366 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4367 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4369 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4370 keyword is not required when an element size is specified, since
4371 only far commons may have element sizes at all. So the above
4372 declarations could equivalently be
4374 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4375 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
4377 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
4378 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
4379 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
4381 \c common  foo     10:wrt dgroup
4382 \c common  bar     16:far 2:wrt data
4383 \c common  baz     24:wrt data:6
4386 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
4388 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
4389 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
4390 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
4391 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
4393 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4395 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
4396 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
4397 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
4398 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
4399 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
4400 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
4401 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
4402 files that Win32 linkers can generate correct output from.
4405 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
4406 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
4408 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
4409 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4410 and properties of sections you declare. Section types and properties
4411 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
4412 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
4413 these qualifiers.
4415 The available qualifiers are:
4417 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
4418 code section. This marks the section as readable and executable, but
4419 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
4420 section is code.
4422 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
4423 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
4424 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
4425 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
4427 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
4428 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
4429 constants in it.
4431 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
4432 which is not included in the executable file by the linker, but may
4433 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
4434 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
4435 linker to interpret the contents of the section as command-line
4436 options.
4438 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
4439 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
4440 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
4441 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
4442 request a greater section alignment than this. If alignment is not
4443 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
4444 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
4445 for data (and BSS) sections.
4446 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
4447 alignment), though the value does not matter.
4449 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
4450 qualifiers are:
4452 \c section .text    code  align=16
4453 \c section .data    data  align=4
4454 \c section .rdata   rdata align=8
4455 \c section .bss     bss   align=4
4457 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
4460 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
4462 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files, 
4463 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
4464 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
4465 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
4466 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
4469 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
4471 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
4472 linking with the \i{DJGPP} linker.
4474 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
4476 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
4477 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
4478 the \c{info} section type are not supported.
4480 \H{machofmt} \i\c{macho}: \i{Mach Object File Format}
4482 The \c{macho} output type produces \c{Mach-O} object files suitable for
4483 linking with the \i{Mac OSX} linker.
4485 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
4487 \H{elffmt} \i\c{elf, elf32, and elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
4488 Format} Object Files
4490 The \c{elf32} and \c{elf64} output formats generate \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as used by Linux as well as \i{Unix System V},
4491 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
4492 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
4493 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
4495 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
4497 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
4498 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
4499  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
4500  most systems which support ELF.
4502 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
4503 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
4505 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
4506 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4507 and properties of sections you declare. Section types and properties
4508 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
4509 names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}, but may still be
4510 overridden by these qualifiers.
4512 The available qualifiers are:
4514 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
4515 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
4516 which is not, such as an informational or comment section.
4518 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
4519 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
4520 which should not.
4522 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
4523 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
4524 not.
4526 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
4527 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
4528 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
4529 contents given, such as a BSS section.
4531 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
4532 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
4533 requirements of the section.
4535 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
4536 qualifiers are:
4538 \c section .text    progbits  alloc  exec    nowrite  align=16
4539 \c section .rodata  progbits  alloc  noexec  nowrite  align=4
4540 \c section .data    progbits  alloc  noexec  write    align=4
4541 \c section .bss     nobits    alloc  noexec  write    align=4
4542 \c section other    progbits  alloc  noexec  nowrite  align=1
4544 (Any section name other than \c{.text}, \c{.rodata}, \c{.data} and
4545 \c{.bss} is treated by default like \c{other} in the above code.)
4548 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
4549 Symbols and \i\c{WRT}
4551 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
4552 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
4553 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
4554 be able to generate a variety of strange relocation types in ELF
4555 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
4557 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
4558 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
4559 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
4560 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
4561 types.
4563 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
4564 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
4565 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
4566 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
4568 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
4569 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
4570 beginning of the current section to the global offset table.
4571 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
4572 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
4573 result to get the real address of the GOT.
4575 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
4576 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
4577 the specified location, so that adding on the address of the GOT
4578 would give the real address of the location you wanted.
4580 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
4581 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
4582 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
4583 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
4584 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
4585 address of the symbol.
4587 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
4588 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
4589 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
4590 only use this in contexts which would generate a PC-relative
4591 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
4592 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
4593 entries absolutely.
4595 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
4596 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
4597 relative to the start of the section and then adding on the offset
4598 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
4599 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
4600 peculiarity of the dynamic linker.
4602 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
4603 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
4606 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
4607 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
4609 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
4610 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
4611 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
4612 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
4613 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
4614 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
4615 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
4616 to specify these features.
4618 You can specify whether a global variable is a function or a data
4619 object by suffixing the name with a colon and the word
4620 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
4621 \c{data}.) For example:
4623 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
4625 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
4626 \c{hashtable} as a data object.
4628 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
4629 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
4630 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
4631 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
4633 \c global   hashlookup:function hidden
4635 You can also specify the size of the data associated with the
4636 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
4637 forward references) after the type specifier. Like this:
4639 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
4641 \c hashtable:
4642 \c         db this,that,theother  ; some data here
4643 \c .end:
4645 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
4646 place that information into the \c{ELF} symbol table.
4648 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
4649 writing shared library code. For more information, see
4650 \k{picglobal}.
4653 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
4654 \I{COMMON, elf extensions to}
4656 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
4657 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
4658 common variables. This is done by putting a number (which must be a
4659 power of two) after the name and size of the common variable,
4660 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
4661 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
4663 \c common  dwordarray 128:4
4665 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
4666 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
4669 \S{elf16} 16-bit code and ELF
4670 \I{ELF, 16-bit code and}
4672 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
4673 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
4674 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
4675 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
4676 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
4677 these relocations is generated.
4679 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
4680 \I{ELF, Debug formats and}
4682 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} format.
4683 Prior to 2.00, this information was generated only for the ".text" section.
4684 However, all executable sections are now included.
4685 (Note that only the ".text" section is executable by default.)
4687 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
4689 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
4690 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
4691 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
4692 the magic number in the first four bytes of the file is
4693 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
4694 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
4695 implementation does not.
4697 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
4699 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
4700 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
4701 extensions to any standard directives. It supports only the three
4702 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
4705 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
4706 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
4708 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
4709 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
4710 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
4711 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
4712 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
4713 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
4714 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
4716 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
4718 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
4719 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
4720 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
4721 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
4722 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
4724 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
4725 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
4726 this.
4729 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
4731 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
4732 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
4733 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
4734 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
4735 itself \c{a.out}.
4737 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
4738 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
4740 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
4741 of view). It supports no special directives, no special symbols, no
4742 use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no extensions to any standard
4743 directives. It supports only the three \i{standard section names}
4744 \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
4747 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
4748 Format}
4750 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
4751 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
4752 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
4753 format the internal structure of the assembler.
4755 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
4756 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
4757 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
4758 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
4760 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
4761 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
4762 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
4763 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
4764 execute an RDF executable under Linux.
4766 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
4767 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
4770 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
4772 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
4773 library to be linked to the module, either at load time or run time.
4774 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
4775 which is the name of the module:
4777 \c     library  mylib.rdl
4780 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
4782 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
4783 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
4784 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
4785 of current module:
4787 \c     module  mymodname
4789 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
4790 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
4791 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
4793 \c     module  $kernel.core
4796 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} directive\I{GLOBAL,
4797 rdf extensions to}
4799 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
4800 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
4801 telling the linker do not strip it from target executable or library
4802 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
4803 is a procedure (function) or data object.
4805 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
4806 symbol exported:
4808 \c     global  sys_open:export
4810 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
4811 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
4813 \c     global  sys_open:export proc
4815 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
4816 or \i\c{object} to the directive:
4818 \c     global  kernel_ticks:export data
4821 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} directive\I{EXTERN,
4822 rdf extensions to}
4824 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external" 
4825 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
4826 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
4827 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
4828 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
4829 (function) or data object. For example:
4831 \c     library $libc
4832 \c     extern  _open:import
4833 \c     extern  _printf:import proc
4834 \c     extern  _errno:import data
4836 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
4837 a hint as to where to find requested symbols.
4840 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
4842 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
4843 configuration. If you are building your own NASM executable from the
4844 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{outform.h} or on the
4845 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
4847 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
4848 it outputs a text file which contains a complete list of all the
4849 transactions between the main body of NASM and the output-format
4850 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
4851 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
4852 of the various requests the main program makes of the output driver,
4853 and in what order they happen.
4855 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
4857 \c nasm -f dbg filename.asm
4859 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
4860 However, this will not work well on files which were designed for a
4861 different object format, because each object format defines its own
4862 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
4863 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
4864 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
4865 native object format selected:
4867 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
4868 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
4870 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
4871 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
4872 directives are converted into primitive form correctly. Then the
4873 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
4874 the final diagnostic output.
4876 This workaround will still typically not work for programs intended
4877 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
4878 directives have side effects of defining the segment and group names
4879 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
4880 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
4881 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
4882 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
4884 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
4885 them all to its output file.
4888 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
4890 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
4891 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
4892 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
4893 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
4894 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
4897 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
4899 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
4900 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
4901 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
4902 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
4903 support the \c{.COM} format.
4905 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
4906 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
4907 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
4908 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
4909 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
4910 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
4911 Yann Guidon for contributing the code for this.
4913 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
4914 future releases.
4917 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
4919 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
4920 by linking \c{.OBJ} files together.
4922 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
4923 linker; if you have none of these, there is a free linker called
4924 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
4925 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
4926 An LZH archiver can be found at
4927 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
4928 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
4929 sources) called \i{FREELINK}, available from
4930 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
4931 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
4932 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
4933 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
4934 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
4936 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
4937 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
4938 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
4939 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
4940 point, the linker will not know what value to give the entry-point
4941 field in the output file header; if more than one defines a start
4942 point, the linker will not know \e{which} value to use.
4944 An example of a NASM source file which can be assembled to a
4945 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
4946 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
4947 the segment registers, and declaring a start point. This file is
4948 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
4949 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
4951 \c segment code
4953 \c ..start:
4954 \c         mov     ax,data
4955 \c         mov     ds,ax
4956 \c         mov     ax,stack
4957 \c         mov     ss,ax
4958 \c         mov     sp,stacktop
4960 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
4961 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
4962 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
4963 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
4964 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
4965 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
4966 execute on.
4968 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
4969 beginning of this code, which means that will be the entry point
4970 into the resulting executable file.
4972 \c         mov     dx,hello
4973 \c         mov     ah,9
4974 \c         int     0x21
4976 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
4977 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
4978 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
4979 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
4981 \c         mov     ax,0x4c00
4982 \c         int     0x21
4984 This terminates the program using another DOS system call.
4986 \c segment data
4988 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
4990 The data segment contains the string we want to display.
4992 \c segment stack stack
4993 \c         resb 64
4994 \c stacktop:
4996 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
4997 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
4998 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
4999 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5000 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5001 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5002 type \c{STACK}.
5004 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5005 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5006 world' and then exit.
5009 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
5011 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
5012 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
5013 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
5014 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
5015 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
5016 \c{.EXE} files.
5018 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5019 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
5020 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
5022 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
5023 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
5024 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
5025 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
5026 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
5027 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
5028 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
5029 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
5030 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
5032 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
5033 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
5034 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
5035 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
5036 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
5037 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
5038 explicitly issue one of your own.
5040 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
5041 since this would require a relocation in the header, and things
5042 would get a lot more complicated. So you should get your segment
5043 base by copying it out of \c{CS} instead.
5045 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
5046 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
5047 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
5048 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
5049 \c{EXE_stack 64}.
5051 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
5052 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
5053 \c{binexe.asm}.
5056 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
5058 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
5059 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
5060 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
5061 output format.
5064 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
5066 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
5067 segment (though the segment may change). Execution then begins at
5068 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
5069 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
5070 like
5072 \c         org 100h
5074 \c section .text
5076 \c start:
5077 \c         ; put your code here
5079 \c section .data
5081 \c         ; put data items here
5083 \c section .bss
5085 \c         ; put uninitialized data here
5087 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
5088 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
5089 you want to and the code will still end up at the front of the file
5090 where it belongs.
5092 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
5093 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
5094 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
5095 this will be free memory when the program is run. Therefore you
5096 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
5097 run.
5099 To assemble the above program, you should use a command line like
5101 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
5103 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
5104 explicit output file name were specified, so you have to override it
5105 and give the desired file name.
5108 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
5110 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
5111 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
5112 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
5113 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
5114 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
5115 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
5116 file.
5118 If you do this, you need to take care of several things:
5120 \b The first object file containing code should start its code
5121 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
5122 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
5123 segment, so that the linker or converter program does not have to
5124 adjust address references within the file when generating the
5125 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
5126 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
5127 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
5128 in MASM-compatible assemblers.
5130 \b You don't need to define a stack segment.
5132 \b All your segments should be in the same group, so that every time
5133 your code or data references a symbol offset, all offsets are
5134 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
5135 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
5138 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
5140 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
5141 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
5142 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
5143 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
5144 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
5145 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
5146 your code segment.
5148 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
5149 the various routines inside the driver which do the work. This
5150 structure should be defined at the start of the code segment, even
5151 though it is not actually code.
5153 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
5154 which has to go in the header structure, a list of books is given in
5155 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
5156 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
5159 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
5161 This section covers the basics of writing assembly routines that
5162 call, or are called from, C programs. To do this, you would
5163 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
5164 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
5167 \S{16cunder} External Symbol Names
5169 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
5170 convention that the names of all global symbols (functions or data)
5171 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
5172 appears in the C program. So, for example, the function a C
5173 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
5174 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
5175 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
5176 not have to worry about name clashes with C symbols.
5178 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
5179 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
5181 \c %macro  cglobal 1
5183 \c   global  _%1
5184 \c   %define %1 _%1
5186 \c %endmacro
5188 \c %macro  cextern 1
5190 \c   extern  _%1
5191 \c   %define %1 _%1
5193 \c %endmacro
5195 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
5196 \c{%rep} construct could solve this.)
5198 If you then declare an external like this:
5200 \c cextern printf
5202 then the macro will expand it as
5204 \c extern  _printf
5205 \c %define printf _printf
5207 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
5208 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
5210 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
5211 before defining the symbol in question, but you would have had to do
5212 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
5214 Also see \k{opt-pfix}.
5216 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
5218 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
5219 directly; you have to keep track yourself of which one you are
5220 writing for. This means you have to keep track of the following
5221 things:
5223 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
5224 functions are near. This means that function pointers, when stored
5225 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
5226 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
5227 never changes its value, and always gives the segment part of the
5228 full function address), and that functions are called using ordinary
5229 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
5230 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
5231 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
5232 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
5234 \b In models using more than one code segment (medium, large and
5235 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
5236 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
5237 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
5238 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
5239 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
5240 \c{CALL FAR} to call external routines.
5242 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
5243 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
5244 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
5245 segment part of the full data item address).
5247 \b In models using more than one data segment (compact, large and
5248 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
5249 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
5250 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
5251 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
5252 pointers you are passed.
5254 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
5255 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
5256 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
5257 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
5258 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
5260 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
5261 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
5262 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
5263 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
5264 and global data items can both be accessed easily without changing
5265 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
5266 segments. However, some memory models (though not the standard
5267 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
5268 same value to be removed. Be careful about functions' local
5269 variables in this latter case.
5271 In models with a single code segment, the segment is called
5272 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
5273 to be linked into the same place as the main code segment. In models
5274 with a single data segment, or with a default data segment, it is
5275 called \i\c{_DATA}.
5278 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
5280 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
5281 16-bit programs is as follows. In the following description, the
5282 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
5283 doing the calling and the function which gets called.
5285 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
5286 after another, in reverse order (right to left, so that the first
5287 argument specified to the function is pushed last).
5289 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
5290 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
5291 memory model.
5293 \b The callee receives control, and typically (although this is not
5294 actually necessary, in functions which do not need to access their
5295 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
5296 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
5297 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
5298 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
5299 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
5300 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
5302 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
5303 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
5304 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
5305 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
5306 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
5307 a large-model (far) function, the segment part of the return address
5308 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
5309 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
5310 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
5311 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
5312 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
5313 parameters in reverse order means that the function knows where to
5314 find its first parameter, which tells it the number and type of the
5315 remaining ones.
5317 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
5318 allocate space on the stack for local variables, which will then be
5319 accessible at negative offsets from \c{BP}.
5321 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
5322 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
5323 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
5324 compiler) returned in \c{ST0}.
5326 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
5327 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
5328 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
5329 memory model.
5331 \b When the caller regains control from the callee, the function
5332 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
5333 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
5334 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
5335 called with the wrong number of parameters due to a prototype
5336 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
5337 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
5338 removing.
5340 It is instructive to compare this calling convention with that for
5341 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
5342 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
5343 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
5344 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
5345 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
5346 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
5347 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
5348 which means that a compiler can give better guarantees about
5349 sequence points without performance suffering.
5351 Thus, you would define a function in C style in the following way.
5352 The following example is for small model:
5354 \c global  _myfunc
5356 \c _myfunc:
5357 \c         push    bp
5358 \c         mov     bp,sp
5359 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
5360 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
5362 \c         ; some more code
5364 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
5365 \c         pop     bp
5366 \c         ret
5368 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
5369 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
5370 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
5371 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
5372 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
5373 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
5375 At the other end of the process, to call a C function from your
5376 assembly code, you would do something like this:
5378 \c extern  _printf
5380 \c       ; and then, further down...
5382 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
5383 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
5384 \c       call    _printf
5385 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
5387 \c       ; then those data items...
5389 \c segment _DATA
5391 \c myint         dw    1234
5392 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
5394 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
5395 code
5397 \c     int myint = 1234;
5398 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
5400 In large model, the function-call code might look more like this. In
5401 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
5402 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
5403 it first.
5405 \c       push    word [myint]
5406 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
5407 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
5408 \c       call    far _printf
5409 \c       add    sp,byte 6
5411 The integer value still takes up one word on the stack, since large
5412 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
5413 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
5414 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
5415 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
5416 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
5417 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
5418 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
5419 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
5420 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
5421 word of parameters.
5424 \S{16cdata} Accessing Data Items
5426 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
5427 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
5428 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
5429 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
5430 accessed from assembler as
5432 \c extern _i
5434 \c         mov ax,[_i]
5436 And to declare your own integer variable which C programs can access
5437 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
5438 the \c{_DATA} segment, if necessary):
5440 \c global  _j
5442 \c _j      dw      0
5444 To access a C array, you need to know the size of the components of
5445 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
5446 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
5447 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
5448 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
5449 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
5450 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
5451 \c{float}, and 8 for \c{double}.
5453 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
5454 the base of the structure to the field you are interested in. You
5455 can either do this by converting the C structure definition into a
5456 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
5457 one offset and using just that.
5459 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
5460 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
5461 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
5462 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
5463 Typically, you might find that a structure like
5465 \c struct {
5466 \c     char c;
5467 \c     int i;
5468 \c } foo;
5470 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
5471 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
5472 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
5473 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
5474 out how your own compiler does it.
5477 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
5479 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5480 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
5481 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
5482 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
5483 the work involved in keeping track of the calling convention.
5485 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
5486 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
5488 An example of an assembly function using the macro set is given
5489 here:
5491 \c proc    _nearproc
5493 \c %$i     arg
5494 \c %$j     arg
5495 \c         mov     ax,[bp + %$i]
5496 \c         mov     bx,[bp + %$j]
5497 \c         add     ax,[bx]
5499 \c endproc
5501 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
5502 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
5503 integer. It returns \c{i + *j}.
5505 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
5506 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
5507 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
5508 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
5509 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
5510 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
5511 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
5513 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
5514 compact-model code) by default. You can have it generate far
5515 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
5516 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
5517 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
5518 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
5519 dependency on whether data pointers are far or not.
5521 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
5522 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
5523 many function parameters will be of type \c{int}.
5525 The large-model equivalent of the above function would look like this:
5527 \c %define FARCODE
5529 \c proc    _farproc
5531 \c %$i     arg
5532 \c %$j     arg     4
5533 \c         mov     ax,[bp + %$i]
5534 \c         mov     bx,[bp + %$j]
5535 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
5536 \c         add     ax,[bx]
5538 \c endproc
5540 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
5541 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
5542 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
5545 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
5547 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
5548 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
5550 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
5551 not required for Pascal.
5553 \b The memory model is always large: functions are far, data
5554 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
5555 (Actually, some functions are near, but only those functions that
5556 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
5557 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
5558 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
5559 data declared in a Pascal program goes into the default data
5560 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
5561 when control is passed to your assembly code. The only things that
5562 do not live in the default data segment are local variables (they
5563 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
5564 data \e{pointers}, however, are far.
5566 \b The function calling convention is different - described below.
5568 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
5570 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
5571 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
5572 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
5575 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
5577 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
5578 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
5579 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
5580 used to denote the function doing the calling and the function which
5581 gets called.
5583 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
5584 after another, in normal order (left to right, so that the first
5585 argument specified to the function is pushed first).
5587 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
5588 control to the callee.
5590 \b The callee receives control, and typically (although this is not
5591 actually necessary, in functions which do not need to access their
5592 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
5593 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
5594 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
5595 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
5596 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
5597 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
5599 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
5600 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
5601 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
5602 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
5603 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
5604 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
5605 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
5607 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
5608 allocate space on the stack for local variables, which will then be
5609 accessible at negative offsets from \c{BP}.
5611 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
5612 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
5613 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
5614 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
5615 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
5616 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
5617 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
5618 places the returned string value at that location. The pointer is
5619 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
5620 \c{RETF} instruction.
5622 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
5623 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
5624 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
5625 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
5626 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
5627 to be removed from the stack as a side effect of the return
5628 instruction.
5630 \b When the caller regains control from the callee, the function
5631 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
5632 do nothing further.
5634 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
5635 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
5637 \c global  myfunc
5639 \c myfunc: push    bp
5640 \c         mov     bp,sp
5641 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
5642 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
5643 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
5645 \c         ; some more code
5647 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
5648 \c         pop     bp
5649 \c         retf    4               ; total size of params is 4
5651 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
5652 assembly code, you would do something like this:
5654 \c extern  SomeFunc
5656 \c        ; and then, further down...
5658 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
5659 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
5660 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
5661 \c        call   far SomeFunc
5663 This is equivalent to the Pascal code
5665 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
5666 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
5669 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
5670 Name Restrictions
5672 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
5673 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
5674 reading and understanding the various information contained in a
5675 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
5676 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
5677 restrictions:
5679 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
5680 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
5682 \b initialized data must be in a segment whose name is either
5683 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
5685 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
5686 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
5688 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
5689 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
5692 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
5694 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
5695 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
5696 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
5697 definition ensures that functions are far (it implies
5698 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
5699 generated with an operand.
5701 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
5702 argument offsets; you must declare your function's arguments in
5703 reverse order. For example:
5705 \c %define PASCAL
5707 \c proc    _pascalproc
5709 \c %$j     arg 4
5710 \c %$i     arg
5711 \c         mov     ax,[bp + %$i]
5712 \c         mov     bx,[bp + %$j]
5713 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
5714 \c         add     ax,[bx]
5716 \c endproc
5718 This defines the same routine, conceptually, as the example in
5719 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
5720 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
5721 and the contents of the pointer. The only difference between this
5722 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
5723 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
5724 reverse order.
5727 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
5729 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
5730 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
5731 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
5732 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
5733 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
5734 shared libraries.
5736 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
5737 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
5738 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
5739 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
5740 address space no matter what segment you work relative to, and that
5741 you should ignore all segment registers completely. When writing
5742 flat-model application code, you never need to use a segment
5743 override or modify any segment register, and the code-section
5744 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
5745 space as the data-section addresses you access your variables by and
5746 the stack-section addresses you access local variables and procedure
5747 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
5748 offset part.
5751 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
5753 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
5754 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
5755 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
5758 \S{32cunder} External Symbol Names
5760 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
5761 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
5762 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
5763 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
5764 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
5765 underscore on their assembly-language names.
5767 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
5768 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
5769 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
5770 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
5771 though, the leading underscore should not be used.
5773 See also \k{opt-pfix}.
5775 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
5777 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
5778 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
5779 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
5780 the function doing the calling and the function which gets called.
5782 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
5783 after another, in reverse order (right to left, so that the first
5784 argument specified to the function is pushed last).
5786 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
5787 control to the callee.
5789 \b The callee receives control, and typically (although this is not
5790 actually necessary, in functions which do not need to access their
5791 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
5792 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
5793 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
5794 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
5795 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
5796 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
5798 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
5799 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
5800 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
5801 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
5802 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
5803 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
5804 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
5805 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
5806 pushing of the parameters in reverse order means that the function
5807 knows where to find its first parameter, which tells it the number
5808 and type of the remaining ones.
5810 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
5811 allocate space on the stack for local variables, which will then be
5812 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
5814 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
5815 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
5816 of the value. Floating-point results are typically returned in
5817 \c{ST0}.
5819 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
5820 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
5821 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
5823 \b When the caller regains control from the callee, the function
5824 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
5825 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
5826 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
5827 called with the wrong number of parameters due to a prototype
5828 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
5829 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
5830 removing.
5832 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
5833 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
5834 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
5835 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
5836 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
5837 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
5838 still pushed in right-to-left order.
5840 Thus, you would define a function in C style in the following way:
5842 \c global  _myfunc
5844 \c _myfunc:
5845 \c         push    ebp
5846 \c         mov     ebp,esp
5847 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
5848 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
5850 \c         ; some more code
5852 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
5853 \c         ret
5855 At the other end of the process, to call a C function from your
5856 assembly code, you would do something like this:
5858 \c extern  _printf
5860 \c         ; and then, further down...
5862 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
5863 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
5864 \c         call    _printf
5865 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
5867 \c         ; then those data items...
5869 \c segment _DATA
5871 \c myint       dd   1234
5872 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
5874 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
5876 \c     int myint = 1234;
5877 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
5880 \S{32cdata} Accessing Data Items
5882 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
5883 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
5884 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
5885 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
5886 accessed from assembler as
5888 \c           extern _i
5889 \c           mov eax,[_i]
5891 And to declare your own integer variable which C programs can access
5892 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
5893 the \c{_DATA} segment, if necessary):
5895 \c           global _j
5896 \c _j        dd 0
5898 To access a C array, you need to know the size of the components of
5899 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
5900 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
5901 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
5902 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
5903 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
5904 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
5905 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
5906 are also 4 bytes long.
5908 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
5909 the base of the structure to the field you are interested in. You
5910 can either do this by converting the C structure definition into a
5911 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
5912 one offset and using just that.
5914 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
5915 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
5916 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
5917 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
5918 Typically, you might find that a structure like
5920 \c struct {
5921 \c     char c;
5922 \c     int i;
5923 \c } foo;
5925 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
5926 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
5927 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
5928 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
5929 out how your own compiler does it.
5932 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
5934 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
5935 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
5936 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
5937 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
5938 the work involved in keeping track of the calling convention.
5940 An example of an assembly function using the macro set is given
5941 here:
5943 \c proc    _proc32
5945 \c %$i     arg
5946 \c %$j     arg
5947 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
5948 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
5949 \c         add     eax,[ebx]
5951 \c endproc
5953 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
5954 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
5955 integer. It returns \c{i + *j}.
5957 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
5958 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
5959 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
5960 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
5961 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
5962 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
5963 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
5965 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
5966 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
5967 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
5970 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
5971 Libraries}
5973 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
5974 because it contains support for \i{position-independent code}
5975 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
5976 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
5977 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
5979 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
5980 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
5981 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
5982 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
5984 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
5985 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
5986 of the running process. The contents of the library's code section
5987 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
5989 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
5990 this:
5992 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
5994 Instead, the linker provides an area of memory called the
5995 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
5996 constant distance from your library's code, so if you can find out
5997 where your library is loaded (which is typically done using a
5998 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
5999 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6000 linker-generated entries in the GOT.
6002 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6003 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6004 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6005 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6006 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6007 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
6010 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
6012 Each code module in your shared library should define the GOT as an
6013 external symbol:
6015 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
6016 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
6018 At the beginning of any function in your shared library which plans
6019 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
6020 address of the GOT. This is typically done by writing the function
6021 in this form:
6023 \c func:   push    ebp
6024 \c         mov     ebp,esp
6025 \c         push    ebx
6026 \c         call    .get_GOT
6027 \c .get_GOT:
6028 \c         pop     ebx
6029 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
6031 \c         ; the function body comes here
6033 \c         mov     ebx,[ebp-4]
6034 \c         mov     esp,ebp
6035 \c         pop     ebp
6036 \c         ret
6038 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
6039 second leading underscore.)
6041 The first two lines of this function are simply the standard C
6042 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
6043 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
6044 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
6045 libraries use this register to store the address of the GOT.
6047 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
6048 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
6049 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
6050 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
6051 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
6052 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
6053 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
6054 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
6055 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
6056 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
6057 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
6058 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
6059 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
6060 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
6061 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
6062 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
6064 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
6065 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
6066 those three instructions into a macro and safely ignore them:
6068 \c %macro  get_GOT 0
6070 \c         call    %%getgot
6071 \c   %%getgot:
6072 \c         pop     ebx
6073 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
6075 \c %endmacro
6077 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
6079 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
6080 your data items. Most variables will reside in the sections you have
6081 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
6082 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
6083 way this works is like this:
6085 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
6087 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
6088 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
6089 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
6090 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
6092 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
6093 them, they are shared between code modules in the library, but do
6094 not get exported from the library to the program that loaded it.
6095 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
6096 can access them in the same way as local variables, using the above
6097 \c{..gotoff} mechanism.
6099 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
6100 handles this relocation type, there must be at least one non-local
6101 symbol in the same section as the address you're trying to access.
6104 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
6106 If your library needs to get at an external variable (external to
6107 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
6108 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
6109 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
6110 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
6111 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
6112 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
6113 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
6114 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
6115 you would code
6117 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
6119 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
6120 linker, when it builds the shared library, collects together every
6121 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
6122 has every necessary entry present.
6124 Common variables must also be accessed in this way.
6127 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
6129 If you want to export symbols to the user of the library, you have
6130 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
6131 you have to give the size of the data item. This is because the
6132 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
6133 entries for any exported functions, and also moves exported data
6134 items away from the library's data section in which they were
6135 declared.
6137 So to export a function to users of the library, you must use
6139 \c global  func:function           ; declare it as a function
6141 \c func:   push    ebp
6143 \c         ; etc.
6145 And to export a data item such as an array, you would have to code
6147 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
6149 \c array:  resd    128
6150 \c .end:
6152 Be careful: If you export a variable to the library user, by
6153 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
6154 end up living in the data section of the main program, rather than
6155 in your library's data section, where you declared it. So you will
6156 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
6157 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
6158 effectively, it has become).
6160 Equally, if you need to store the address of an exported global in
6161 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
6162 sort of code:
6164 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
6166 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
6167 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
6168 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
6169 pointing at your data section instead of at the exported global
6170 which resides elsewhere.
6172 Instead of the above code, then, you must write
6174 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
6176 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
6177 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
6178 at that address, rather than just relocating by section base.
6180 Either method will work for functions: referring to one of your
6181 functions by means of
6183 \c funcptr:        dd      my_function
6185 will give the user the address of the code you wrote, whereas
6187 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
6189 will give the address of the procedure linkage table for the
6190 function, which is where the calling program will \e{believe} the
6191 function lives. Either address is a valid way to call the function.
6194 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
6196 Calling procedures outside your shared library has to be done by
6197 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
6198 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
6199 library code can make calls to the PLT in a position-independent
6200 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
6201 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
6202 in the main program can be transparently passed off to their real
6203 destinations.
6205 To call an external routine, you must use another special PIC
6206 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
6207 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
6208 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
6209 ..plt}.
6212 \S{link} Generating the Library File
6214 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
6215 you then generate your shared library with a command such as
6217 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
6218 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
6220 For ELF, if your shared library is going to reside in system
6221 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
6222 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
6223 library file name, with a version number, into the library:
6225 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
6227 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
6228 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
6231 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
6233 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
6234 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
6235 writing operating system code such as protected-mode initialisation
6236 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
6237 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
6238 one, or jumps between different-size segments.
6241 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
6243 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
6244 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
6245 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
6246 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
6247 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
6248 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
6249 instruction you need, since everything before it can be done in pure
6250 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
6252 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
6253 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
6254 segment, so just coding, for example,
6256 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
6258 will not work, since the offset part of the address will be
6259 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
6260 one.
6262 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
6263 generate the required instruction by coding it manually, using
6264 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
6265 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
6267 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
6269 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
6270 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
6271 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
6272 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
6273 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
6274 segment to a 32-bit one.
6276 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
6277 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
6279 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
6281 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
6282 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
6283 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
6286 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
6287 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
6289 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
6290 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
6291 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
6292 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
6293 32-bit segment, or vice versa.
6295 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
6296 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
6297 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
6298 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
6300 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
6301 the address, since any effective address containing a 32-bit
6302 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
6304 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
6305 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
6307 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
6308 instruction and a register) if you already know the precise offset
6309 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
6310 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
6311 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
6313 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
6314 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
6316 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
6318 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
6319 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
6320 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
6322 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
6324 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
6325 which controls the size of the data stored at the address, with the
6326 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
6327 address itself. The two can quite easily be different:
6329 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
6331 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
6332 offset.
6334 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
6335 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
6337 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
6339 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
6340 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
6341 offset), and calls that address.
6344 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
6346 The other way you might want to access data might be using the
6347 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
6348 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
6349 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
6350 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
6352 This is the purpose of NASM's \i\c{a16} and \i\c{a32} prefixes. If
6353 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
6354 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
6355 desired address into \c{ESI} and then code
6357 \c         a32     lodsb
6359 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
6360 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
6361 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
6362 corresponding \c{a16} prefix can be used.
6364 The \c{a16} and \c{a32} prefixes can be applied to any instruction
6365 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
6366 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
6367 instructions with implicit addressing:
6368 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
6369 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
6370 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
6371 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
6372 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
6373 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
6374 Also, the
6375 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
6376 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16} or \c{a32}
6377 prefixes to force a particular one of \c{SP} or \c{ESP} to be used
6378 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
6379 size from the code segment.
6381 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
6382 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
6383 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
6384 give the value of the segment register being manipulated. To force
6385 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
6386 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
6388 \c         o16 push    ss
6389 \c         o16 push    ds
6391 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
6392 registers into the space which would normally be consumed by pushing
6393 one.
6395 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
6396 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
6399 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
6401 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
6402 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
6403 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
6404 write position-independent code for shared libraries.
6406 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
6407 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
6408 registers, which still add their bases.
6410 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
6411 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
6412 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
6413 probably desirable to make that the default, using the directive
6414 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
6416 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
6417 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
6418 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
6419 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
6420 Please see the ABI documentation for your platform.
6422 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
6423 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
6424 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
6425 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
6427 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
6428 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
6429 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
6430 set to zero.
6432 \H{reg64} Register names in 64-bit mode
6434 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
6435 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
6437 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
6438 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
6439 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
6440 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
6442 This is consistent with the AMD documentation and most other
6443 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
6444 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
6445 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
6446 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
6447 as macros.  See the file \i\c{altreg.inc} in the \c{misc} directory of
6448 the NASM source distribution.
6450 \H{id64} Immediates and displacements in 64-bit mode
6452 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
6453 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
6454 immediates to 32 bits.
6456 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
6458 \c      MOV reg64,imm64
6460 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
6461 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
6462 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
6463 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
6464 immediate as \c{DWORD}:
6466 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
6467 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
6468 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
6469 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
6471 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
6473 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
6474 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
6475 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
6476 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
6477 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
6478 displacement size as \c{QWORD}:
6480 \c      default abs
6482 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
6483 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
6484 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
6486 \c      default rel
6488 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
6489 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
6490 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
6491 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
6493 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
6494 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
6496 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
6498 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
6500 \W{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}\c{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}
6502 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
6503 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
6505 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
6506 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
6507 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
6508 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
6509 calls, and thus are available for use by the function without saving.
6511 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
6513 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
6514 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
6515 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
6516 stack, and returned in \c{ST(0)} and \c{ST(1)}.
6518 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
6520 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
6522 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
6524 \c      void foo(long a, double b, int c)
6526 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
6528 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
6530 The Win64 ABI is described at:
6532 \W{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}\c{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}
6534 What follows is a simplified summary.
6536 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
6537 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
6538 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
6539 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
6540 use by the function without saving.
6542 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
6544 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
6545 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
6546 return is \c{XMM0} only.
6548 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
6550 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
6552 \c      void foo(long long a, double b, int c)
6554 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
6556 \C{trouble} Troubleshooting
6558 This chapter describes some of the common problems that users have
6559 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
6560 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
6561 that isn't listed here.
6564 \H{problems} Common Problems
6566 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
6568 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
6569 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
6570 deliberate design feature, connected to predictability of output:
6571 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
6572 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
6573 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
6574 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
6575 have NASM produce the more efficient code automatically enable
6576 optimization with the \c{-On} option (see \k{opt-On}).
6579 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
6581 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
6582 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
6583 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
6584 longer.
6586 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
6587 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
6588 type of processor the code it is generating will be run on; so it
6589 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
6590 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
6591 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
6592 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
6593 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
6594 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
6595 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
6596 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
6597 instructions should be generated. See \k{opt-On}.
6600 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
6602 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
6603 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
6604 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
6605 sector, people who are used to MASM tend to code
6607 \c         ORG 0
6609 \c         ; some boot sector code
6611 \c         ORG 510
6612 \c         DW 0xAA55
6614 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
6615 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
6616 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
6618 \c         ORG 0
6620 \c         ; some boot sector code
6622 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
6623 \c         DW 0xAA55
6625 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
6626 the output to move the assembly point up to 510. This method also
6627 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
6628 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
6629 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
6630 find out what's wrong with it.
6633 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
6635 The other common problem with the above code is people who write the
6636 \c{TIMES} line as
6638 \c         TIMES 510-$ DB 0
6640 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
6641 the difference between them is also a pure number and can happily be
6642 fed to \c{TIMES}.
6644 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
6645 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
6646 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
6647 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
6648 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
6649 information back to the expression evaluator. So from the
6650 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
6651 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
6652 is also not a pure number, but involves a section base. Values
6653 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
6655 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
6656 line in the form
6658 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
6660 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
6661 and so their difference is a pure number. This will solve the
6662 problem and generate sensible code.
6665 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
6667 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
6668 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
6669 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
6670 \i\c{bugtracker} at
6671 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
6672 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
6673 contacts in \k{contact}.
6675 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
6676 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
6677 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
6678 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
6679 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
6680 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
6681 there.
6683 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
6684 information:
6686 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
6687 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
6689 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
6690 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
6691 you were using the standard distribution binaries out of the
6692 archive. If you were using a locally built executable, try to
6693 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
6694 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
6697 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
6698 it. Give us the precise command line, and the contents of the
6699 \c{NASMENV} environment variable if any.
6701 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
6702 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
6703 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
6704 got, and the exact linker command line. If the problem involves
6705 linking against object files generated by a compiler, tell us what
6706 compiler, what version, and what command line or options you used.
6707 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
6708 with the command-line version of the compiler.)
6710 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
6711 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
6712 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
6713 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
6714 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
6715 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
6716 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
6717 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
6718 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
6719 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
6720 demonstrate the problem is much easier to work with than a
6721 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
6722 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
6724 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
6725 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
6726 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
6727 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
6728 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
6729 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
6730 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
6731 generating'; `the object file produced from this source code crashes
6732 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
6733 should be 77 instead'.
6735 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
6736 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
6737 generates the same file, or whether the problem is related to
6738 portability issues between our development platforms and yours. We
6739 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
6740 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
6741 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
6742 for us.
6744 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
6745 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
6746 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
6747 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
6748 differently from us.
6751 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
6753                   The Netwide Disassembler, NDISASM
6755 \H{ndisintro} Introduction
6758 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
6759 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
6760 complete with a full instruction table, and not make as much use of
6761 it as possible, so here's a disassembler which shares the
6762 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
6764 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
6765 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
6766 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
6767 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
6768 disassembles.
6771 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
6773 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
6774 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
6775 are on a Unix system.
6778 \H{ndisrun} Running NDISASM
6780 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
6782 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
6784 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
6785 provided of course that you remember to specify which it is to work
6786 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
6787 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
6789 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
6790 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
6791 summary of command line options.
6794 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
6796 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
6797 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
6798 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
6799 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
6800 this.
6802 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
6803 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
6804 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
6805 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
6806 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
6808 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
6810 \c        ndisasm -o100h filename.com
6812 will do the trick.
6815 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
6817 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
6818 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
6819 will faithfully plough through the data section, producing machine
6820 instructions wherever it can (although most of them will look
6821 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
6822 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
6823 Then it will reach the code section.
6825 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
6826 instruction from part of the data section, and its file position is
6827 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
6828 entirely possible that another spurious instruction will get
6829 generated, starting with the final byte of the data section, and
6830 then the correct first instruction in the code section will not be
6831 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
6832 ideal.
6834 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
6835 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
6836 only handle 8192 sync points internally). The definition of a sync
6837 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
6838 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
6839 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
6840 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
6841 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
6842 the instructions in your code section.
6844 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
6845 in terms of the program origin, not the file position. So if you
6846 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
6849 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
6851 rather than
6853 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
6855 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
6856 to, just by repeating the \c{-s} option.
6859 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
6860 \I\c{auto-sync}
6862 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
6863 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
6864 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
6865 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
6866 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
6867 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
6868 needed.
6870 On the other hand, why should you have to specify the sync point
6871 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
6872 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
6873 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
6875 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
6876 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
6877 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
6878 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
6879 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
6880 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
6881 processed, there isn't much it can do about it...)
6883 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
6884 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
6885 the register contains) or involves a segment address (in which case
6886 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
6887 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
6889 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
6890 points in all the right places, and save you from having to place
6891 any sync points manually. However, it should be stressed that
6892 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
6893 you may still have to place some manually.
6895 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
6896 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
6897 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
6898 options.
6900 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
6901 fluke, something in your data section should disassemble to a
6902 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
6903 sync point in a totally random place, for example in the middle of
6904 one of the instructions in your code section. So you may end up with
6905 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
6906 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
6907 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
6908 suppress disassembly of the data area.
6911 \S{ndisother} Other Options
6913 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
6914 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
6915 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
6916 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
6918 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
6919 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
6920 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
6921 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
6922 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
6923 anyway.
6926 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
6928 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
6929 possible, should be sent to
6930 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
6931 developer's site at
6932 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
6933 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
6934 new features as well.
6936 \A{inslist} \i{Instruction List}
6938 \H{inslistintro} Introduction
6940 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
6941 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
6942 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
6943  when appropriate, one or more usage flags.
6945 \& inslist.src