doc: Add NASMENV to the index (BR 1917084)
[nasm/autotest.git] / doc / nasmdoc.src
blobee4a3fdb7e29b8bc5bfb3df6ffcea61a81aeff4c
1 \#
2 \# Source code to NASM documentation
3 \#
4 \M{category}{Programming}
5 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
6 \M{year}{2008}
7 \M{author}{The NASM Development Team}
8 \M{license}{All rights reserved. This document is redistributable under the license given in the file "COPYING" distributed in the NASM archive.}
9 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
10 \M{infoname}{NASM}
11 \M{infofile}{nasm}
12 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
13 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
14 \IR{-D} \c{-D} option
15 \IR{-E} \c{-E} option
16 \IR{-F} \c{-F} option
17 \IR{-I} \c{-I} option
18 \IR{-M} \c{-M} option
19 \IR{-MD} \c{-MD} option
20 \IR{-MF} \c{-MF} option
21 \IR{-MG} \c{-MG} option
22 \IR{-MP} \c{-MP} option
23 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
24 \IR{-MT} \c{-MT} option
25 \IR{-On} \c{-On} option
26 \IR{-P} \c{-P} option
27 \IR{-U} \c{-U} option
28 \IR{-X} \c{-X} option
29 \IR{-a} \c{-a} option
30 \IR{-d} \c{-d} option
31 \IR{-e} \c{-e} option
32 \IR{-f} \c{-f} option
33 \IR{-g} \c{-g} option
34 \IR{-i} \c{-i} option
35 \IR{-l} \c{-l} option
36 \IR{-o} \c{-o} option
37 \IR{-p} \c{-p} option
38 \IR{-s} \c{-s} option
39 \IR{-u} \c{-u} option
40 \IR{-v} \c{-v} option
41 \IR{-w} \c{-w} option
42 \IR{-y} \c{-y} option
43 \IR{-Z} \c{-Z} option
44 \IR{!=} \c{!=} operator
45 \IR{$, here} \c{$}, Here token
46 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
47 \IR{$$} \c{$$} token
48 \IR{%} \c{%} operator
49 \IR{%%} \c{%%} operator
50 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
51 \IA{%-1}{%+1}
52 \IR{%0} \c{%0} parameter count
53 \IR{&} \c{&} operator
54 \IR{&&} \c{&&} operator
55 \IR{*} \c{*} operator
56 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
57 \IR{/} \c{/} operator
58 \IR{//} \c{//} operator
59 \IR{<} \c{<} operator
60 \IR{<<} \c{<<} operator
61 \IR{<=} \c{<=} operator
62 \IR{<>} \c{<>} operator
63 \IR{=} \c{=} operator
64 \IR{==} \c{==} operator
65 \IR{>} \c{>} operator
66 \IR{>=} \c{>=} operator
67 \IR{>>} \c{>>} operator
68 \IR{?} \c{?} MASM syntax
69 \IR{^} \c{^} operator
70 \IR{^^} \c{^^} operator
71 \IR{|} \c{|} operator
72 \IR{||} \c{||} operator
73 \IR{~} \c{~} operator
74 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
75 \IA{%$$}{%$}
76 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
77 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
78 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
79 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
80 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
81 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
82 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
83 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
84 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
85 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
86 variables
87 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
88 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
89 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
90 \IR{autoconf} Autoconf
91 \IR{bin} bin
92 \IR{bitwise and} bitwise AND
93 \IR{bitwise or} bitwise OR
94 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
95 \IR{block ifs} block IFs
96 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
97 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
98 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
99 \IR{bsd} BSD
100 \IR{c calling convention} C calling convention
101 \IR{c symbol names} C symbol names
102 \IA{critical expressions}{critical expression}
103 \IA{command line}{command-line}
104 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
105 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
106 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
107 \IA{character constants}{character constant}
108 \IR{common object file format} Common Object File Format
109 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
110 in \c{elf}
111 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
112 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
113 \IR{declaring structure} declaring structures
114 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
115 \IR{devpac} DevPac
116 \IR{djgpp} DJGPP
117 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
118 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
119 \IR{dos} DOS
120 \IR{dos archive} DOS archive
121 \IR{dos source archive} DOS source archive
122 \IA{effective address}{effective addresses}
123 \IA{effective-address}{effective addresses}
124 \IR{elf} ELF
125 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
126 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
127 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
128 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
129 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
130 \IR{freebsd} FreeBSD
131 \IR{freelink} FreeLink
132 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
133 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
134 convention
135 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
136 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
137 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
138 \IR{got} GOT
139 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
140 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
141 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
142 \IR{intel number formats} Intel number formats
143 \IR{linux, elf} Linux, ELF
144 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
145 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
146 \IR{logical and} logical AND
147 \IR{logical or} logical OR
148 \IR{logical xor} logical XOR
149 \IR{masm} MASM
150 \IA{memory reference}{memory references}
151 \IR{minix} Minix
152 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
153 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
154 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
155 \IR{mmx registers} MMX registers
156 \IA{modr/m}{modr/m byte}
157 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
158 \IR{ms-dos} MS-DOS
159 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
160 \IR{multipush} \c{multipush} macro
161 \IR{nan} NaN
162 \IR{nasm version} NASM version
163 \IR{netbsd} NetBSD
164 \IR{omf} OMF
165 \IR{openbsd} OpenBSD
166 \IR{operating system} operating system
167 \IR{os/2} OS/2
168 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
169 \IR{passes} passes, assembly
170 \IR{perl} Perl
171 \IR{pic} PIC
172 \IR{pharlap} PharLap
173 \IR{plt} PLT
174 \IR{plt} \c{PLT} relocations
175 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
176 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
177 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
178 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
179 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
180 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
181 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
182 Object File Format
183 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
184 \IA{repeating}{repeating code}
185 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
186 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
187 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
188 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
189 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
190 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
191 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
192 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
193 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
194 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
195 \IR{shift command} \c{shift} command
196 \IA{sib}{sib byte}
197 \IR{sib byte} SIB byte
198 \IR{solaris x86} Solaris x86
199 \IA{standard section names}{standardized section names}
200 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
201 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
202 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
203 \IR{tlink} \c{TLINK}
204 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
205 \IR{unicode} Unicode
206 \IR{unix} Unix
207 \IR{utf-8} UTF-8
208 \IA{sco unix}{unix, sco}
209 \IR{unix, sco} Unix, SCO
210 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
211 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
212 \IA{unix system v}{unix, system v}
213 \IR{unix, system v} Unix, System V
214 \IR{unixware} UnixWare
215 \IR{val} VAL
216 \IR{version number of nasm} version number of NASM
217 \IR{visual c++} Visual C++
218 \IR{www page} WWW page
219 \IR{win32} Win32
220 \IR{win32} Win64
221 \IR{windows} Windows
222 \IR{windows 95} Windows 95
223 \IR{windows nt} Windows NT
224 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
225 \# \IC{program entry point}{start point, program}
226 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
227 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
228 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
231 \C{intro} Introduction
233 \H{whatsnasm} What Is NASM?
235 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
236 for portability and modularity. It supports a range of object file
237 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
238 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
239 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
240 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
241 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
242 strong support for macros.
245 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
247 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
248 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
249 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
250 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
252 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
253 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
255 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
256 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
257 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
258 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
259 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
260 it (properly.)
262 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
263 doesn't seem to have much (or any) documentation.
265 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
266 DOS.
268 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
269 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
270 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
271 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
272 It's expensive too. And it's DOS-only.
274 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
275 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
276 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
277 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
278 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
279 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
280 Again.
283 \S{legal} License Conditions
285 Please see the file \c{COPYING}, supplied as part of any NASM
286 distribution archive, for the \i{license} conditions under which you
287 may use NASM.  NASM is now under the so-called GNU Lesser General
288 Public License, LGPL.
291 \H{contact} Contact Information
293 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
294 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
295 (see below for the link).
296 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
298 NASM has a \i{WWW page} at
299 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}. If it's
300 not there, google for us!
303 The original authors are \i{e\-mail}able as
304 \W{mailto:jules@dsf.org.uk}\c{jules@dsf.org.uk} and
305 \W{mailto:anakin@pobox.com}\c{anakin@pobox.com}.
306 The latter is no longer involved in the development team.
308 \i{New releases} of NASM are uploaded to the official sites
309 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}
310 and to
311 \W{ftp://ftp.kernel.org/pub/software/devel/nasm/}\i\c{ftp.kernel.org}
313 \W{ftp://ibiblio.org/pub/Linux/devel/lang/assemblers/}\i\c{ibiblio.org}.
315 Announcements are posted to
316 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
317 \W{news:alt.lang.asm}\i\c{alt.lang.asm} and
318 \W{news:comp.os.linux.announce}\i\c{comp.os.linux.announce}
320 If you want information about NASM beta releases, and the current
321 development status, please subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list
322 by registering at
323 \W{http://sourceforge.net/projects/nasm}\c{http://sourceforge.net/projects/nasm}.
326 \H{install} Installation
328 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
330 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
331 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
332 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
333 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
335 The archive will contain a set of executable files: the NASM
336 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
337 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
338 RDOFF file format.
340 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
341 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
342 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
343 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
344 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
345 under other versions of Windows as well.)
347 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
348 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
349 so you can delete it if you need to save space; however, you may
350 want to keep the documentation or test programs.
352 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
353 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
354 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
355 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
356 the source archive.
358 Note that a number of files are generated from other files by Perl
359 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
360 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
361 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
362 documentation. It is possible future source distributions may not
363 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
364 platforms, including DOS and Windows, are available from
365 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
368 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
370 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
371 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
372 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
373 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
374 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
376 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
377 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
378 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
379 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
380 accordingly.
382 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
383 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
384 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
385 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
386 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
387 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
388 install the programs yourself.
390 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
391 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
392 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
393 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
396 \C{running} Running NASM
398 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
400 To assemble a file, you issue a command of the form
402 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
404 For example,
406 \c nasm -f elf myfile.asm
408 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
410 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
412 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
414 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
415 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
416 to give a listing file name, for example:
418 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
420 To get further usage instructions from NASM, try typing
422 \c nasm -h
424 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
425 are.
427 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
428 or \c{ELF}, type
430 \c file nasm
432 (in the directory in which you put the NASM binary when you
433 installed it). If it says something like
435 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
437 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
438 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
440 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
442 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
443 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
444 and are rare these days.)
446 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
447 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
448 messages.
451 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
453 NASM will normally choose the name of your output file for you;
454 precisely how it does this is dependent on the object file format.
455 For Microsoft object file formats (\i\c{obj} and \i\c{win32}), it
456 will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
457 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
458 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\i\c{aout},
459 \i\c{coff}, \i\c{elf}, \i\c{macho} and \i\c{as86}) it will substitute \c{.o}. For
460 \i\c{rdf}, it will use \c{.rdf}, and for the \i\c{bin} format it
461 will simply remove the extension, so that \c{myfile.asm} produces
462 the output file \c{myfile}.
464 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
465 has the same name as the input file, in which case it will give a
466 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
468 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
469 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
470 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
471 with the name you wish for the output file, either with or without
472 an intervening space. For example:
474 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
475 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
477 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
478 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-On}.
481 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
483 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
484 output file format for you itself. In the distribution versions of
485 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
486 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
487 choose what you want the default to be.
489 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
490 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
492 A complete list of the available output file formats can be given by
493 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
496 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
498 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
499 optional space) by a file name, NASM will generate a
500 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
501 code are listed on the left, and the actual source code, with
502 expansions of multi-line macros (except those which specifically
503 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
504 right. For example:
506 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
508 If a list file is selected, you may turn off listing for a 
509 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
510 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user 
511 form" (without the brackets). This can be used to list only 
512 sections of interest, avoiding excessively long listings.
515 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
517 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
518 This can be redirected to a file for further processing. For example:
520 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
523 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
525 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
526 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
527 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
528 dependency list without a prefix.
531 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
533 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
534 output to a file, rather than to stdout.  For example:
536 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
539 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
541 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
542 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
543 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
544 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
545 updated dependencies with every assembly session.  For example:
547 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
550 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
552 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
553 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
554 specified by the \c{-o} option.
557 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
559 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
560 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
561 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
562 quotable in Make.
565 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
567 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
568 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
569 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
570 file has been removed.
573 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
575 This option is used to select the format of the debug information
576 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
577 be). Prior to version 2.04, the use of this switch did \e{not} enable
578 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
579 to enable output.  Versions 2.04 and later automatically enable \c{-g}
580 if \c{-F} is specified.
582 A complete list of the available debug file formats for an output
583 format can be seen by issuing the command \i\c{nasm -f <format>
584 -y}. (As of 2.00, only "-f elf32", "-f elf64", "-f ieee", and "-f obj"
585 provide debug information.)  See \k{opt-y}.
587 This should not be confused with the "-f dbg" output format option which 
588 is not built into NASM by default. For information on how
589 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}
592 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
594 This option can be used to generate debugging information in the specified
595 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting 
596 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
597 If no debug information is currently implemented in the selected output 
598 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
601 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
603 This option can be used to select an error reporting format for any 
604 error messages that might be produced by NASM.
606 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
607 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is 
608 the default and looks like this:
610 \c filename.asm:65: error: specific error message 
612 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
613 error was detected, \c{65} is the source file line number on which 
614 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
615 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
616 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
618 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
619 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
621 \c filename.asm(65) : error: specific error message
623 where the only difference is that the line number is in parentheses
624 instead of being delimited by colons.  
626 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
628 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
630 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
631 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
632 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
633 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
634 example) you want to load them into an editor.
636 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
637 which causes errors to be sent to the specified files rather than
638 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
639 the errors into a file by typing
641 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
643 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
644 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
645 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
647 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
649 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
650 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
651 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
652 program, you can type:
654 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
656 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
659 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
661 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
662 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
663 search for the given file not only in the current directory, but also
664 in any directories specified on the command line by the use of the
665 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
666 library}, for example, by typing
668 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
670 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
671 optional).
673 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
674 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
675 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
676 prepended exactly as written to the name of the include file.
677 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
678 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
680 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
681 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
682 to search for the file \c{foobar.i}...)
684 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
685 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
686 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
687 \k{nasmenv}).
689 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
690 be specified as \c{-I}.
693 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
695 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
696 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
697 option. So running
699 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
701 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
702 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
704 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
705 option can also be specified as \c{-P}.
708 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
710 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
711 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
712 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
713 could code
715 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
717 as an alternative to placing the directive
719 \c %define FOO 100
721 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
722 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
723 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
724 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
725 \c{-dDEBUG}.
727 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
728 be specified as \c{-D}.
731 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
733 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
734 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
735 option specified earlier on the command lines.
737 For example, the following command line:
739 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
741 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
742 program. This is useful to override options specified at a different
743 point in a Makefile.
745 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
746 be specified as \c{-U}.
749 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
751 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
752 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
753 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
754 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
755 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
756 if the \c{-o} option is also used).
758 This option cannot be applied to programs which require the
759 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
760 which depend on the values of symbols: so code such as
762 \c %assign tablesize ($-tablestart)
764 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
766 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
767 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
768 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
770 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
772 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
773 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
774 completely and assume the compiler has already done it, to save time
775 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
776 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
777 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
780 \S{opt-On} The \i\c{-On} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}.
782 NASM defaults to being a two pass assembler. This means that if you
783 have a complex source file which needs more than 2 passes to assemble
784 optimally, you have to enable extra passes.
786 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out multiple passes.
787 The syntax is:
789 \b \c{-O0} strict two-pass assembly, JMP and Jcc are handled more
790         like v0.98, except that backward JMPs are short, if possible.
791         Immediate operands take their long forms if a short form is
792         not specified.
794 \b \c{-O1} strict two-pass assembly, but forward branches are assembled
795         with code guaranteed to reach; may produce larger code than
796         -O0, but will produce successful assembly more often if
797         branch offset sizes are not specified.
798         Additionally, immediate operands which will fit in a signed byte
799         are optimized, unless the long form is specified.
801 \b \c{-On} multi-pass optimization, minimize branch offsets; also will
802         minimize signed immediate bytes, overriding size specification
803         unless the \c{strict} keyword has been used (see \k{strict}).
804         The number specifies the maximum number of passes.  The more
805         passes, the better the code, but the slower is the assembly.
807 \b \c{-Ox} where \c{x} is the actual letter \c{x}, indicates to NASM
808         to do unlimited passes.
810 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
811 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
814 \S{opt-t} The \i\c{-t} option: Enable TASM Compatibility Mode
816 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
817 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
819 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
821 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
822 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
823 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
824 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
825 Note that you lose the ability to override the default address type for
826 the instruction.
828 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
829 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
830 \c{include}, \c{local})
832 \S{opt-w} The \i\c{-w} Option: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
834 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
835 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
836 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
837 conditions are reported like errors, but come up with the word
838 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
839 generating an output file and returning a success status to the
840 operating system.
842 Some conditions are even less severe than that: they are only
843 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
844 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
845 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
846 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
847 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
848 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
850 The \i{suppressible warning} classes are:
852 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
853 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
854 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
855 you might want to disable it.
857 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This 
858 warning class is enabled by default.
860 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
861 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
862 NASM does not warn about this somewhat obscure condition by default;
863 see \k{syntax} for an example of why you might want it to.
865 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
866 don't fit in 32 bits (for example, it's easy to type one too many Fs
867 and produce \c{0x7ffffffff} by mistake). This warning class is
868 enabled by default.
870 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations 
871 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this. 
872 This warning class is enabled by default.
874 \b In addition, warning classes may be enabled or disabled across 
875 sections of source code with \i\c{[warning +warning-name]} or 
876 \i\c{[warning -warning-name]}. No "user form" (without the 
877 brackets) exists. 
880 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
882 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
883 and the date on which it was compiled.
885 You will need the version number if you report a bug.
887 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
889 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available 
890 debug info formats for the given output format. The default format 
891 is indicated by an asterisk. For example:
893 \c nasm -f elf -y
895 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
896 \c   ('*' denotes default):
897 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
898 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
901 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
903 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append 
904 (respectively) the given argument to all \c{global} or
905 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix_} will prepend the 
906 underscore to all global and external variables, as C sometimes 
907 (but not always) likes it.
910 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
912 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
913 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
914 processed before the real command line. You can use this to define
915 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
916 options in the \c{NASMENV} variable.
918 The value of the variable is split up at white space, so that the
919 value \c{-s -ic:\\nasmlib} will be treated as two separate options.
920 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
921 what you might want, because it will be split at the space and the
922 NASM command-line processing will get confused by the two
923 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
925 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
926 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
927 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
928 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
929 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib} is equivalent to setting it to \c{-s
930 -ic:\\nasmlib}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
932 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
933 changed with version 0.98.31.
936 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
938 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
939 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
940 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
941 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
942 skipping this section.
945 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
947 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
948 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
949 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
950 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
951 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
952 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
953 will distinguish between labels differing only in case.
956 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
958 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
959 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
960 practical, for the user to look at a single line of NASM code
961 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
962 if you declare, for example,
964 \c foo     equ     1
965 \c bar     dw      2
967 then the two lines of code
969 \c         mov     ax,foo
970 \c         mov     ax,bar
972 generate completely different opcodes, despite having
973 identical-looking syntaxes.
975 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
976 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
977 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
978 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
979 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
980 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
981 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
982 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
984 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
985 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
986 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
987 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
988 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
989 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
991 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
992 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
993 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
994 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
995 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
996 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
997 \e{everything} is a label.
999 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1000 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1001 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1002 portion outside square brackets and another portion inside. The
1003 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1004 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1007 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1009 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1010 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1011 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1012 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1013 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1014 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1015 \c{mov word [var],2}.
1017 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1018 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1019 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1020 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1021 the strings being manipulated.
1024 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1026 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1027 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1028 choose to put in your segment registers, and will never
1029 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1032 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1034 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1035 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1036 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1037 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1038 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1039 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1040 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1041 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1042 track of which external variable definitions are far and which are
1043 near.
1046 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1048 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1049 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1050 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1051 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1053 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1054 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1055 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1056 on a misunderstanding by the authors.
1059 \S{qsother} Other Differences
1061 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1062 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1064 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1065 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1066 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1067 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1068 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1069 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1070 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1072 In addition to all of this, macros and directives work completely
1073 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1074 details.
1077 \C{lang} The NASM Language
1079 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1081 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1082 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1083 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1085 \c label:    instruction operands        ; comment
1087 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1088 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1089 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1090 presence and nature of the instruction field.
1092 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1093 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1094 backslash-ended line.
1096 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1097 have white space before them, or instructions may have no space
1098 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1099 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1100 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1101 valid source line which does nothing but define a label. Running
1102 NASM with the command-line option
1103 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1104 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1106 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1107 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1108 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1109 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1110 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1111 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1112 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1113 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1114 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of 
1115 an identifier is 4095 characters.
1117 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1118 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1119 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1120 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1121 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1122 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \c{A16},
1123 \c{A32}, \c{O16} and \c{O32} are provided - one example of their use
1124 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1125 override}segment register as an instruction prefix: coding
1126 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1127 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1128 syntactic features of the language, but for instructions such as
1129 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1130 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1131 \c{es lodsb}.
1133 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1134 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1135 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1137 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1138 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1140 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1141 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1142 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1143 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1144 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1145 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1147 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1148 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1149 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1150 \# Details of
1151 \# all forms of each supported instruction are given in
1152 \# \k{iref}.
1153 For example, you can code:
1155 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1156 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1158 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1159 \c         fadd    to st1          ; so does this
1161 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1162 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1163 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1166 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1168 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1169 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1170 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1171 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1172 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1173 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1174 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1175 prefix.
1178 \S{db} \c{DB} and friends: Declaring initialized Data
1180 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1181 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1182 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1183 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1185 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1186 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1187 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1188 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1189 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1190 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1191 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1192 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1193 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1194 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1195 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1196 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1197 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1199 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1202 \S{resb} \c{RESB} and friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1204 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1205 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1206 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1207 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1208 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1209 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1210 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1211 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1212 expression}: see \k{crit}.
1214 For example:
1216 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1217 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1218 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1219 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1221 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1223 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1224 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1225 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1226 directly into a game executable file. It can be called in one of
1227 these three ways:
1229 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1230 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1231 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1232 \c                                    ; actually include at most 512
1234 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1235 macro version searches for the file in the include file search path
1236 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1237 overridden if desired.
1240 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1242 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1243 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1244 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1245 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1246 example,
1248 \c message         db      'hello, world'
1249 \c msglen          equ     $-message
1251 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1252 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1253 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1254 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1255 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1256 and using the value of \c{$} at the point of reference. Note that
1257 the operand to an \c{EQU} is also a \i{critical expression}
1258 (\k{crit}).
1261 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1263 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1264 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1265 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1266 code
1268 \c zerobuf:        times 64 db 0
1270 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1271 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1272 \e{expression}, so you can do things like
1274 \c buffer: db      'hello, world'
1275 \c         times 64-$+buffer db ' '
1277 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1278 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1279 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1281 \c         times 100 movsb
1283 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1284 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1285 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1287 The operand to \c{TIMES}, like that of \c{EQU} and those of \c{RESB}
1288 and friends, is a critical expression (\k{crit}).
1290 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1291 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1292 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1293 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1294 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1297 \H{effaddr} Effective Addresses
1299 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1300 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1301 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1302 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1303 example:
1305 \c wordvar dw      123
1306 \c         mov     ax,[wordvar]
1307 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1308 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1310 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1311 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1313 More complicated effective addresses, such as those involving more
1314 than one register, work in exactly the same way:
1316 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1317 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1319 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1320 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1321 all right:
1323 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1324 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1326 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1327 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1328 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1329 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1330 generate the latter on the grounds that the former requires four
1331 bytes to store a zero offset.
1333 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1334 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1335 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1336 default segment registers.
1338 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1339 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1340 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1341 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1342 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1343 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1344 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1345 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1346 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1347 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1348 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1350 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1351 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1352 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1353 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1354 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1355 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1356 the offset to be lost.
1358 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1359 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1360 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1361 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1362 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1363 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1365 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1366 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1367 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1368 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1371 \H{const} \i{Constants}
1373 NASM understands four different types of constant: numeric,
1374 character, string and floating-point.
1377 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1379 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1380 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1381 suffix \c{H}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} for \i{hex}, \i{octal} and \i{binary},
1382 or you can prefix \c{0x} for hex in the style of C, or you can
1383 prefix \c{$} for hex in the style of Borland Pascal. Note, though,
1384 that the \I{$, prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on
1385 identifiers (see \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$}
1386 sign must have a digit after the \c{$} rather than a letter.
1388 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1389 up long strings.
1391 Some examples:
1393 \c         mov     ax,100          ; decimal
1394 \c         mov     ax,0a2h         ; hex
1395 \c         mov     ax,$0a2         ; hex again: the 0 is required
1396 \c         mov     ax,0xa2         ; hex yet again
1397 \c         mov     ax,777q         ; octal
1398 \c         mov     ax,777o         ; octal again
1399 \c         mov     ax,10010011b    ; binary
1400 \c         mov     ax,1001_0011b   ; same binary constant
1403 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1405 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1406 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1407 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1408 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1409 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1410 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1411 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1414 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1416 \c       \'          single quote (')
1417 \c       \"          double quote (")
1418 \c       \`          backquote (`)
1419 \c       \\\          backslash (\)
1420 \c       \?          question mark (?)
1421 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1422 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1423 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1424 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1425 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1426 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1427 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1428 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1429 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1430 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1431 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1432 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1434 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1435 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1436 sequence.
1438 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1439 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1441 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1442 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1443 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1446 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1448 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1449 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1451 A character constant with more than one byte will be arranged
1452 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1454 \c           mov eax,'abcd'
1456 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1457 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1458 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1459 the sense of character constants understood by the Pentium's
1460 \i\c{CPUID} instruction.
1463 \S{strconst} \i{String Constants}
1465 String constants are character strings used in the context of some
1466 pseudo-instructions, namely the
1467 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1468 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1469 certain preprocessor directives.
1471 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1472 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1473 for the conditions. So the following are equivalent:
1475 \c       db    'hello'               ; string constant
1476 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1478 And the following are also equivalent:
1480 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1481 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1482 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1484 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1485 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1486 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1487 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1488 or four-character constants are treated as strings when they are
1489 operands to \c{DW}, and so forth.
1492 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1494 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1495 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1496 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1497 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1498 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1499 \i\c{__float128h__}.
1501 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1502 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1503 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1504 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1505 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.  NASM also
1506 support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x}, hexadecimal
1507 digits, period, optionally more hexadeximal digits, then optionally a
1508 \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent in decimal
1509 notation.
1511 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1512 floating-point constants as well.
1514 Some examples:
1516 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1517 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1518 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1519 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1520 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1521 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1522 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1523 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1524 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1525 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1526 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1528 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1529 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1530 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1531 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1532 called a "\i{minifloat}."
1534 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1535 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1536 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1537 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1538 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1539 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1540 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1541 floating-point number, respectively.
1543 For example:
1545 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1547 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1548 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1550 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1552 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1553 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1554 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1555 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1556 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1557 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1558 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1559 of floating-point routines, which would significantly increase the
1560 size of the assembler for very little benefit.
1562 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1563 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1564 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1565 respectively.  These are normally used as macros:
1567 \c %define Inf __Infinity__
1568 \c %define NaN __QNaN__
1570 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1572 \H{expr} \i{Expressions}
1574 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1575 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1576 appropriate size.
1578 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1579 calculations to involve the current assembly position: the
1580 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1581 position at the beginning of the line containing the expression; so
1582 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1583 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1584 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1586 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1587 increasing order of \i{precedence}.
1590 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1592 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1593 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1594 arithmetic operator supported by NASM.
1597 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1599 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1602 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1604 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1607 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1609 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1610 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1611 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1612 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1613 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1616 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1617 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1619 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1620 subtraction.
1623 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1624 \i{Multiplication} and \i{Division}
1626 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1627 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1628 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1629 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1630 \i{signed modulo} operators respectively.
1632 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1633 operation of the signed modulo operator.
1635 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1636 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1637 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1640 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1641 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1643 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1644 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1645 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1646 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1647 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1648 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1651 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1653 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1654 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1655 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1656 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1658 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1659 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1660 the symbol makes sense. So the code
1662 \c         mov     ax,seg symbol
1663 \c         mov     es,ax
1664 \c         mov     bx,symbol
1666 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1668 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1669 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1670 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1671 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1672 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1674 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1675 \c         mov     es,ax
1676 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1678 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1679 pointer to the symbol \c{symbol}.
1681 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1682 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1683 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1684 could code either of
1686 \c         call    (seg procedure):procedure
1687 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1689 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1690 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1691 practice.)
1693 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1694 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1695 to \c{CALL} in these examples.
1697 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1698 must code
1700 \c         dw      symbol, seg symbol
1702 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1703 invent one using the macro processor.
1706 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1708 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1709 \k{opt-On}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1710 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD} or \c{YWORD}), but will
1711 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1712 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1713 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1714 in \c{BITS 16} mode,
1716 \c         push dword 33
1718 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1720 \c         push strict dword 33
1722 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1723 21 00 00 00}.
1725 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1726 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1729 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1731 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1732 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1733 called \e{Critical Expressions}.
1735 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1736 code and data, so that the second pass, when generating all the
1737 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1738 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1739 symbol declared after the code in question. For example,
1741 \c         times (label-$) db 0
1742 \c label:  db      'Where am I?'
1744 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1745 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1746 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1747 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1748 code
1750 \c         times (label-$+1) db 0
1751 \c label:  db      'NOW where am I?'
1753 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1754 wrong!
1756 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1757 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1758 value is required to be computable in the first pass, and which must
1759 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1760 the \c{TIMES} prefix is a critical expression; for the same reason,
1761 the arguments to the \i\c{RESB} family of pseudo-instructions are
1762 also critical expressions.
1764 Critical expressions can crop up in other contexts as well: consider
1765 the following code.
1767 \c                 mov     ax,symbol1
1768 \c symbol1         equ     symbol2
1769 \c symbol2:
1771 On the first pass, NASM cannot determine the value of \c{symbol1},
1772 because \c{symbol1} is defined to be equal to \c{symbol2} which NASM
1773 hasn't seen yet. On the second pass, therefore, when it encounters
1774 the line \c{mov ax,symbol1}, it is unable to generate the code for
1775 it because it still doesn't know the value of \c{symbol1}. On the
1776 next line, it would see the \i\c{EQU} again and be able to determine
1777 the value of \c{symbol1}, but by then it would be too late.
1779 NASM avoids this problem by defining the right-hand side of an
1780 \c{EQU} statement to be a critical expression, so the definition of
1781 \c{symbol1} would be rejected in the first pass.
1783 There is a related issue involving \i{forward references}: consider
1784 this code fragment.
1786 \c         mov     eax,[ebx+offset]
1787 \c offset  equ     10
1789 NASM, on pass one, must calculate the size of the instruction \c{mov
1790 eax,[ebx+offset]} without knowing the value of \c{offset}. It has no
1791 way of knowing that \c{offset} is small enough to fit into a
1792 one-byte offset field and that it could therefore get away with
1793 generating a shorter form of the \i{effective-address} encoding; for
1794 all it knows, in pass one, \c{offset} could be a symbol in the code
1795 segment, and it might need the full four-byte form. So it is forced
1796 to compute the size of the instruction to accommodate a four-byte
1797 address part. In pass two, having made this decision, it is now
1798 forced to honour it and keep the instruction large, so the code
1799 generated in this case is not as small as it could have been. This
1800 problem can be solved by defining \c{offset} before using it, or by
1801 forcing byte size in the effective address by coding \c{[byte
1802 ebx+offset]}.
1804 Note that use of the \c{-On} switch (with n>=2) makes some of the above
1805 no longer true (see \k{opt-On}).
1807 \H{locallab} \i{Local Labels}
1809 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1810 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1811 label, which means that it is associated with the previous non-local
1812 label. So, for example:
1814 \c label1  ; some code
1816 \c .loop
1817 \c         ; some more code
1819 \c         jne     .loop
1820 \c         ret
1822 \c label2  ; some code
1824 \c .loop
1825 \c         ; some more code
1827 \c         jne     .loop
1828 \c         ret
1830 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1831 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1832 are kept separate by virtue of each being associated with the
1833 previous non-local label.
1835 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1836 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1837 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1838 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1839 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1840 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1841 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1842 to, you could write
1844 \c label3  ; some more code
1845 \c         ; and some more
1847 \c         jmp label1.loop
1849 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1850 define a label which can be referenced from anywhere but which
1851 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1852 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1853 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1854 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1855 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1856 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1857 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1858 to the local label mechanism. So you could code
1860 \c label1:                         ; a non-local label
1861 \c .local:                         ; this is really label1.local
1862 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1863 \c label2:                         ; another non-local label
1864 \c .local:                         ; this is really label2.local
1866 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1868 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1869 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1870 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}).
1873 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1875 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1876 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1877 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1878 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1879 sign.
1881 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1882 character into a single line.  Thus:
1884 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1885 \c         THIS_VALUE
1887 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1888 sequence.
1890 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1892 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1894 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1895 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1896 things like
1898 \c %define ctrl    0x1F &
1899 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1901 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1903 which will expand to
1905 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1907 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1908 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1909 not at definition time. Thus the code
1911 \c %define a(x)    1+b(x)
1912 \c %define b(x)    2*x
1914 \c         mov     ax,a(8)
1916 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1917 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1919 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1920 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1921 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1922 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1923 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1924 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1925 \c{bar}.
1927 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1928 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
1929 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
1930 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
1931 Hence, if you code
1933 \c %define a(x)    1+a(x)
1935 \c         mov     ax,a(3)
1937 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
1938 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
1939 for an example of its use.
1941 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
1942 macros: if you write
1944 \c %define foo(x)   1+x
1945 \c %define foo(x,y) 1+x*y
1947 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
1948 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
1949 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
1950 you define
1952 \c %define foo bar
1954 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
1955 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
1956 \e{with} parameters, and vice versa.
1958 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
1959 perfectly well define a macro with
1961 \c %define foo bar
1963 and then re-define it later in the same source file with
1965 \c %define foo baz
1967 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
1968 according to the most recent definition. This is particularly useful
1969 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
1971 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
1972 the NASM command line: see \k{opt-d}.
1975 \S{xdefine} Enhancing \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
1977 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
1978 time that it is embedded, as opposed to when the calling macro is
1979 expanded, you need a different mechanism to the one offered by
1980 \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or it's
1981 \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
1983 Suppose you have the following code:
1985 \c %define  isTrue  1
1986 \c %define  isFalse isTrue
1987 \c %define  isTrue  0
1989 \c val1:    db      isFalse
1991 \c %define  isTrue  1
1993 \c val2:    db      isFalse
1995 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
1996 This is because, when a single-line macro is defined using
1997 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
1998 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
1999 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2000 time it is 1.
2002 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2003 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2004 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2006 \c %xdefine isTrue  1
2007 \c %xdefine isFalse isTrue
2008 \c %xdefine isTrue  0
2010 \c val1:    db      isFalse
2012 \c %xdefine isTrue  1
2014 \c val2:    db      isFalse
2016 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2017 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2018 the time that \c{isFalse} was defined.
2021 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2023 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2024 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2025 several similar macros that perform similar functions.
2027 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2028 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2030 As an example, consider the following:
2032 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2034 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2035 \c         .COM1addr       RESW    1
2036 \c         .COM2addr       RESW    1
2037 \c         ; ..and so on
2038 \c endstruc
2040 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2041 we can end up with:
2043 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2044 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2046 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2047 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2049 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2051 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2053 Now the above code can be written as:
2055 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2056 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2058 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2059 in turn, reduce typing errors).
2062 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2064 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2065 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2066 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2067 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2068 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2069 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2071 For example:
2073 \c %idefine Foo mov %?,%??
2075 \c         foo
2076 \c         FOO
2078 will expand to:
2080 \c         mov foo,Foo
2081 \c         mov FOO,Foo
2083 The sequence:
2085 \c %idefine keyword $%?
2087 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2088 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2090 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2092 \S{undef} Undefining Macros: \i\c{%undef}
2094 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} command.  For
2095 example, the following sequence:
2097 \c %define foo bar
2098 \c %undef  foo
2100 \c         mov     eax, foo
2102 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2103 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2105 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2106 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2107 \k{opt-u}.
2110 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2112 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2113 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2114 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2115 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2117 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2118 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2119 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2120 \c{%assign} directive is processed.
2122 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2123 later, so you can do things like
2125 \c %assign i i+1
2127 to increment the numeric value of a macro.
2129 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2130 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2131 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2133 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2134 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2135 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2136 involving a register).
2139 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2141 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2142 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2143 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2144 before definition.
2146 For example:
2148 \c %defstr test TEST
2150 is equivalent to
2152 \c %define test 'TEST'
2154 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2155 \k{getenv}):
2157 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2160 \H{strlen} \i{String Handling in Macros}: \i\c{%strlen} and \i\c{%substr}
2162 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2163 supports two simple string handling macro operators from which
2164 more complex operations can be constructed.
2167 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2169 The \c{%strlen} macro is like \c{%assign} macro in that it creates
2170 (or redefines) a numeric value to a macro. The difference is that
2171 with \c{%strlen}, the numeric value is the length of a string. An
2172 example of the use of this would be:
2174 \c %strlen charcnt 'my string'
2176 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2177 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2178 was a literal string but it could also have been a single-line
2179 macro that expands to a string, as in the following example:
2181 \c %define sometext 'my string'
2182 \c %strlen charcnt sometext
2184 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2185 assigned the value of 9.
2188 \S{substr} \i{Sub-strings}: \i\c{%substr}
2190 Individual letters in strings can be extracted using \c{%substr}.
2191 An example of its use is probably more useful than the description:
2193 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2194 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2195 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2196 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2197 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2198 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2200 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2201 single-line macro to be created and the second is the string. The
2202 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2203 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2204 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2205 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2206 values out of range result in an empty string.  A negative length
2207 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2208 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2211 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2213 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2214 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2215 this.
2217 \c %macro  prologue 1
2219 \c         push    ebp
2220 \c         mov     ebp,esp
2221 \c         sub     esp,%1
2223 \c %endmacro
2225 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2226 invoke the macro with a call such as
2228 \c myfunc:   prologue 12
2230 which would expand to the three lines of code
2232 \c myfunc: push    ebp
2233 \c         mov     ebp,esp
2234 \c         sub     esp,12
2236 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2237 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2238 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2239 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2240 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2241 \c{%3} and so on.
2243 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2244 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2246 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2247 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2248 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2249 things like
2251 \c %macro  silly 2
2253 \c     %2: db      %1
2255 \c %endmacro
2257 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2258 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2259 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2262 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2264 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2265 defining the same macro name several times with different numbers of
2266 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2267 parameters at all. So you could define
2269 \c %macro  prologue 0
2271 \c         push    ebp
2272 \c         mov     ebp,esp
2274 \c %endmacro
2276 to define an alternative form of the function prologue which
2277 allocates no local stack space.
2279 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2280 instruction; for example, you might want to define
2282 \c %macro  push 2
2284 \c         push    %1
2285 \c         push    %2
2287 \c %endmacro
2289 so that you could code
2291 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2292 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2294 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2295 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2296 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2297 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2298 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2299 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2302 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2304 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2305 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2306 calling the same macro multiple times will use a different label
2307 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2308 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2309 flag is set by doing this:
2311 \c %macro  retz 0
2313 \c         jnz     %%skip
2314 \c         ret
2315 \c     %%skip:
2317 \c %endmacro
2319 You can call this macro as many times as you want, and every time
2320 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2321 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2322 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2323 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2324 interfering with the local label mechanism, as described in
2325 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2326 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2327 they interfere with macro-local labels.
2330 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2332 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2333 command line into one parameter definition, possibly after
2334 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2335 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2336 you might want to be able to write
2338 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2340 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2341 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2342 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2343 the last defined one along with the separating commas. So if you
2344 code:
2346 \c %macro  writefile 2+
2348 \c         jmp     %%endstr
2349 \c   %%str:        db      %2
2350 \c   %%endstr:
2351 \c         mov     dx,%%str
2352 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2353 \c         mov     bx,%1
2354 \c         mov     ah,0x40
2355 \c         int     0x21
2357 \c %endmacro
2359 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2360 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2361 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2362 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2363 \c{db}.
2365 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2366 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2367 \c{%macro} line.
2369 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2370 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2371 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2372 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2373 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2374 into account when overloading macros, and will not allow you to
2375 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2376 example).
2378 Of course, the above macro could have been implemented as a
2379 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2380 look like
2382 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2384 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2385 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2386 definition.
2388 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2391 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2393 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2394 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2395 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2397 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2399 \c         writefile 2,%1
2400 \c         mov     ax,0x4c01
2401 \c         int     0x21
2403 \c %endmacro
2405 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2406 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2407 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2408 called with no parameters, in which case it will use the default
2409 error message supplied in the macro definition.
2411 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2412 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2413 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2414 optional ones. So if a macro definition began with the line
2416 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2418 then it could be called with between one and three parameters, and
2419 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2420 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2421 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2423 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2424 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2425 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2426 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2427 parameters were really passed to the macro call.
2429 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2430 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2431 and more useful, by changing the first line of the definition to
2433 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2435 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2436 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2437 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2440 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2442 For a macro which can take a variable number of parameters, the
2443 parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2444 number of parameters passed to the macro. This can be used as an
2445 argument to \c{%rep} (see \k{rep}) in order to iterate through all
2446 the parameters of a macro. Examples are given in \k{rotate}.
2449 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2451 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2452 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2453 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2454 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2455 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2456 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2458 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2459 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2460 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2461 argument list reappear on the right, and vice versa.
2463 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2464 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2465 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2466 parameters are rotated to the right.
2468 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2469 restore a set of registers might work as follows:
2471 \c %macro  multipush 1-*
2473 \c   %rep  %0
2474 \c         push    %1
2475 \c   %rotate 1
2476 \c   %endrep
2478 \c %endmacro
2480 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2481 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2482 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2483 one place to the left, so that the original second argument is now
2484 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2485 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2486 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2488 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2489 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2490 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2492 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2493 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2494 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2495 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2496 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2497 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2498 order from the one in which they were pushed.
2500 This can be done by the following definition:
2502 \c %macro  multipop 1-*
2504 \c   %rep %0
2505 \c   %rotate -1
2506 \c         pop     %1
2507 \c   %endrep
2509 \c %endmacro
2511 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2512 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2513 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2514 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2515 iterated through in reverse order.
2518 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2520 NASM can concatenate macro parameters on to other text surrounding
2521 them. This allows you to declare a family of symbols, for example,
2522 in a macro definition. If, for example, you wanted to generate a
2523 table of key codes along with offsets into the table, you could code
2524 something like
2526 \c %macro keytab_entry 2
2528 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2529 \c                 db      %2
2531 \c %endmacro
2533 \c keytab:
2534 \c           keytab_entry F1,128+1
2535 \c           keytab_entry F2,128+2
2536 \c           keytab_entry Return,13
2538 which would expand to
2540 \c keytab:
2541 \c keyposF1        equ     $-keytab
2542 \c                 db     128+1
2543 \c keyposF2        equ     $-keytab
2544 \c                 db      128+2
2545 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2546 \c                 db      13
2548 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2549 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2551 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2552 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2553 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2554 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2555 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2556 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2557 (literal text to be concatenated to the parameter).
2559 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2560 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2561 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2562 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2563 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2564 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2565 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2566 real names of macro-local labels means that the two usages
2567 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2568 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2571 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2573 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2574 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2575 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2576 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2577 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2578 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2579 condition code.
2581 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2582 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2583 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2584 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2586 \c %macro  retc 1
2588 \c         j%-1    %%skip
2589 \c         ret
2590 \c   %%skip:
2592 \c %endmacro
2594 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2595 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2596 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2597 \c{JPE}.
2599 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2600 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2601 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2602 because no inverse condition code exists.
2605 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2607 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2608 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2609 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2610 see which instructions in the macro expansion are generating what
2611 code; however, for some macros this clutters the listing up
2612 unnecessarily.
2614 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2615 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2616 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2617 the number of parameters, like this:
2619 \c %macro foo 1.nolist
2621 Or like this:
2623 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2625 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2627 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2628 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2629 syntax of this feature looks like this:
2631 \c %if<condition>
2632 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2633 \c %elif<condition2>
2634 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2635 \c %else
2636 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2637 \c %endif
2639 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2641 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2642 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2644 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2645 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2646 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2647 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2649 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2650 single-line macro existence}
2652 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2653 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2654 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2655 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2657 For example, when debugging a program, you might want to write code
2658 such as
2660 \c           ; perform some function
2661 \c %ifdef DEBUG
2662 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2663 \c %endif
2664 \c           ; go and do something else
2666 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2667 version of the program which produced debugging messages, and remove
2668 the option to generate the final release version of the program.
2670 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2671 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2672 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2673 \i\c{%elifndef}.
2676 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2677 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2679 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2680 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2682 For example, you may be working with a large project and not have control
2683 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2684 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2685 does exist.
2687 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2688 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2690 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2692 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2694 \c %else
2696 \c      %macro MyMacro 1-3
2698 \c              ; insert code to define the macro
2700 \c      %endmacro
2702 \c %endif
2704 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2705 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2706 conflict.
2708 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2709 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2710 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2713 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2714 stack}
2716 The conditional-assembly construct \c{%ifctx ctxname} will cause the
2717 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2718 the preprocessor's context stack has the name \c{ctxname}. As with
2719 \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2720 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2722 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2723 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2726 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2727 arbitrary numeric expressions}
2729 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2730 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2731 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2732 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2733 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2735 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2736 a critical expression (see \k{crit}).
2738 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2739 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2740 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2741 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2742 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2743 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2744 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2745 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2746 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2747 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2748 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2749 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2750 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2751 for true and 0 for false.
2753 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2754 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2756 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2757 Identity\I{testing, exact text identity}
2759 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2760 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2761 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2762 Differences in white space are not counted.
2764 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2766 For example, the following macro pushes a register or number on the
2767 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2769 \c %macro  pushparam 1
2771 \c   %ifidni %1,ip
2772 \c         call    %%label
2773 \c   %%label:
2774 \c   %else
2775 \c         push    %1
2776 \c   %endif
2778 \c %endmacro
2780 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2781 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2782 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2783 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2785 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
2786 Types\I{testing, token types}
2788 Some macros will want to perform different tasks depending on
2789 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
2790 example, a string output macro might want to be able to cope with
2791 being passed either a string constant or a pointer to an existing
2792 string.
2794 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
2795 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
2796 the first token in the parameter exists and is an identifier.
2797 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
2798 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
2800 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2801 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
2803 \c %macro writefile 2-3+
2805 \c   %ifstr %2
2806 \c         jmp     %%endstr
2807 \c     %if %0 = 3
2808 \c       %%str:    db      %2,%3
2809 \c     %else
2810 \c       %%str:    db      %2
2811 \c     %endif
2812 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
2813 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
2814 \c   %else
2815 \c                 mov     dx,%2
2816 \c                 mov     cx,%3
2817 \c   %endif
2818 \c                 mov     bx,%1
2819 \c                 mov     ah,0x40
2820 \c                 int     0x21
2822 \c %endmacro
2824 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
2825 the following two ways:
2827 \c         writefile [file], strpointer, length
2828 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
2830 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
2831 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
2832 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
2833 it itself and works out the address and length for itself.
2835 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
2836 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
2837 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
2838 which case, all but the first two would be lumped together into
2839 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
2841 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
2842 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
2843 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
2844 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
2846 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
2848 Some macros will want to do different things depending on if it is
2849 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
2850 versus a multi-token sequence.
2852 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
2853 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
2854 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
2856 For example:
2858 \c %iftoken 1
2860 will assemble the subsequent code, but
2862 \c %iftoken -1
2864 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
2865 \c{-}, and the number \c{1}.
2867 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
2868 variants are also provided.
2870 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
2872 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
2873 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
2874 any tokens at all, whitespace excepted.
2876 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
2877 variants are also provided.
2879 \S{pperror} \i\c{%error} and \i\c{%warning}: Reporting \i{User-Defined Errors}
2881 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
2882 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
2883 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
2884 right macros by means of code like this:
2886 \c %ifdef F1
2887 \c     ; do some setup
2888 \c %elifdef F2
2889 \c     ; do some different setup
2890 \c %else
2891 \c     %error Neither F1 nor F2 was defined.
2892 \c %endif
2894 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
2895 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
2896 having to wait until the program crashes on being run and then not
2897 knowing what went wrong.
2899 Similarly, \c{%warning} issues a warning:
2901 \c %ifdef F1
2902 \c     ; do some setup
2903 \c %elifdef F2
2904 \c     ; do some different setup
2905 \c %else
2906 \c     %warning Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1.
2907 \c     %define F1
2908 \c %endif
2910 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
2912 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
2913 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
2914 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
2915 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
2917 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
2918 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
2919 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
2920 replicated as many times as specified by the preprocessor:
2922 \c %assign i 0
2923 \c %rep    64
2924 \c         inc     word [table+2*i]
2925 \c %assign i i+1
2926 \c %endrep
2928 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
2929 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
2930 \c{[table+126]}.
2932 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
2933 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
2934 terminate the loop, like this:
2936 \c fibonacci:
2937 \c %assign i 0
2938 \c %assign j 1
2939 \c %rep 100
2940 \c %if j > 65535
2941 \c     %exitrep
2942 \c %endif
2943 \c         dw j
2944 \c %assign k j+i
2945 \c %assign i j
2946 \c %assign j k
2947 \c %endrep
2949 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
2951 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
2952 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
2953 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
2954 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
2955 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
2956 be gradually used up and other applications to start crashing.
2959 \H{files} Source Files and Dependencies
2961 These commands allow you to split your sources into multiple files.
2963 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files} 
2965 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
2966 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
2967 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
2969 \c %include "macros.mac"
2971 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
2972 file containing the \c{%include} directive.
2974 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
2975 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
2976 opposed to the location of the NASM executable or the location of
2977 the source file), plus any directories specified on the NASM command
2978 line using the \c{-i} option.
2980 The standard C idiom for preventing a file being included more than
2981 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
2982 the form
2984 \c %ifndef MACROS_MAC
2985 \c     %define MACROS_MAC
2986 \c     ; now define some macros
2987 \c %endif
2989 then including the file more than once will not cause errors,
2990 because the second time the file is included nothing will happen
2991 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
2993 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
2994 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
2995 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
2998 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3000 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3001 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3002 be the include-path-resolved verson of the filename, if the file
3003 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3005 For example,
3007 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3009 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3010 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3013 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3015 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3016 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3017 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3019 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3020 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3021 \c{INCBIN} directive looks like:
3023 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3024 \c %pathsearch dep %1
3025 \c %depend dep
3026 \c         incbin dep,%2
3027 \c %endmacro
3029 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3030 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3031 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3033 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3035 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3036 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3037 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3038 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3039 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3040 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3041 able to nest these loops.
3043 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3044 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3045 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3046 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3047 define labels that are local to a particular context on the stack.
3050 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3051 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3053 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3054 on the top of the context stack. \c{%push} requires one argument,
3055 which is the name of the context. For example:
3057 \c %push    foobar
3059 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can
3060 have several contexts on the stack with the same name: they can
3061 still be distinguished.
3063 The directive \c{%pop}, requiring no arguments, removes the top
3064 context from the context stack and destroys it, along with any
3065 labels associated with it.
3068 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3070 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3071 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3072 is used to define a label which is local to the context on the top
3073 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3074 above could be implemented by means of:
3076 \c %macro repeat 0
3078 \c     %push   repeat
3079 \c     %$begin:
3081 \c %endmacro
3083 \c %macro until 1
3085 \c         j%-1    %$begin
3086 \c     %pop
3088 \c %endmacro
3090 and invoked by means of, for example,
3092 \c         mov     cx,string
3093 \c         repeat
3094 \c         add     cx,3
3095 \c         scasb
3096 \c         until   e
3098 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3099 in \c{AL}.
3101 If you need to define, or access, labels local to the context
3102 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3103 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3106 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3108 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3109 a particular context, in just the same way:
3111 \c %define %$localmac 3
3113 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3114 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3115 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3118 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3120 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3121 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3122 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3123 have the side effect of destroying all context-local labels and
3124 macros associated with the context that was just popped.
3126 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3127 with a different name, without touching the associated macros and
3128 labels. So you could replace the destructive code
3130 \c %pop
3131 \c %push   newname
3133 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3136 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3138 This example makes use of almost all the context-stack features,
3139 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3140 implement a block IF statement as a set of macros.
3142 \c %macro if 1
3144 \c     %push if
3145 \c     j%-1  %$ifnot
3147 \c %endmacro
3149 \c %macro else 0
3151 \c   %ifctx if
3152 \c         %repl   else
3153 \c         jmp     %$ifend
3154 \c         %$ifnot:
3155 \c   %else
3156 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3157 \c   %endif
3159 \c %endmacro
3161 \c %macro endif 0
3163 \c   %ifctx if
3164 \c         %$ifnot:
3165 \c         %pop
3166 \c   %elifctx      else
3167 \c         %$ifend:
3168 \c         %pop
3169 \c   %else
3170 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3171 \c   %endif
3173 \c %endmacro
3175 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3176 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3177 that the macros are issued in the right order (for example, not
3178 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3179 not.
3181 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3182 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3183 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3184 to do different things depending on whether the context on top of
3185 the stack is \c{if} or \c{else}.
3187 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3188 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3189 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3190 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3191 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3193 A sample usage of these macros might look like:
3195 \c         cmp     ax,bx
3197 \c         if ae
3198 \c                cmp     bx,cx
3200 \c                if ae
3201 \c                        mov     ax,cx
3202 \c                else
3203 \c                        mov     ax,bx
3204 \c                endif
3206 \c         else
3207 \c                cmp     ax,cx
3209 \c                if ae
3210 \c                        mov     ax,cx
3211 \c                endif
3213 \c         endif
3215 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3216 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3217 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3218 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3221 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3223 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3224 when it starts to process any source file. If you really need a
3225 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3226 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3227 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3229 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3230 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3231 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3232 described here.
3235 \S{stdmacver} \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3236 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__}: \i{NASM Version}
3238 The single-line macros \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3239 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3240 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3241 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3242 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3243 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3244 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3247 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3249 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3250 representing the full version number of the version of nasm being used.
3251 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3252 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3253 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3254 would be equivalent to:
3256 \c         dd      0x00622001
3260 \c         db      1,32,98,0
3262 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3263 line is used just to give an indication of the order that the separate
3264 values will be present in memory.
3267 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3269 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3270 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3272 \c         db      __NASM_VER__
3274 would expand to
3276 \c         db      "0.98.32"
3279 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3281 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3282 name and line number containing the current instruction. The macro
3283 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3284 current input file (which may change through the course of assembly
3285 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3286 numeric constant giving the current line number in the input file.
3288 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3289 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3290 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3291 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3292 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3293 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3294 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3295 here'. You could then write a macro
3297 \c %macro  notdeadyet 0
3299 \c         push    eax
3300 \c         mov     eax,__LINE__
3301 \c         call    stillhere
3302 \c         pop     eax
3304 \c %endmacro
3306 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3307 find the crash point.
3310 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3312 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3313 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3314 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3315 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3316 mode-dependent macros.
3318 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3320 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3321 as given by the \c{-f} option or Nasm's default. Type \c{nasm -hf} for a
3322 list.
3324 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3325 \c  %define NEWLINE 13, 10
3326 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3327 \c  %define NEWLINE 10
3328 \c %endif
3331 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3333 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3334 assembly session.
3336 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3337 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3338 respectively.)
3340 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3341 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3342 \c{HHMMSS} respectively.
3344 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3345 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3346 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3347 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3349 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3350 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3351 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3352 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3353 undefined.
3355 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3356 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3357 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3358 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3359 local time as if it was UTC.
3361 All instances of time and date macros in the same assembly session
3362 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3363 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3364 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3365 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3366 clock:
3368 \c __DATE__             "2010-01-01"
3369 \c __TIME__             "00:00:42"
3370 \c __DATE_NUM__         20100101
3371 \c __TIME_NUM__         000042
3372 \c __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3373 \c __UTC_TIME__         "21:00:42"
3374 \c __UTC_DATE_NUM__     20091231
3375 \c __UTC_TIME_NUM__     210042
3376 \c __POSIX_TIME__       1262293242
3378 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3380 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3381 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3382 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3383 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3385 \c{STRUC} takes one parameter, which is the name of the data type.
3386 This name is defined as a symbol with the value zero, and also has
3387 the suffix \c{_size} appended to it and is then defined as an
3388 \c{EQU} giving the size of the structure. Once \c{STRUC} has been
3389 issued, you are defining the structure, and should define fields
3390 using the \c{RESB} family of pseudo-instructions, and then invoke
3391 \c{ENDSTRUC} to finish the definition.
3393 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3394 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3396 \c struc   mytype
3398 \c   mt_long:      resd    1
3399 \c   mt_word:      resw    1
3400 \c   mt_byte:      resb    1
3401 \c   mt_str:       resb    32
3403 \c endstruc
3405 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3406 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3407 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3408 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3410 The reason why the structure type name is defined at zero is a side
3411 effect of allowing structures to work with the local label
3412 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3413 more than one structure, you can define the above structure like this:
3415 \c struc mytype
3417 \c   .long:        resd    1
3418 \c   .word:        resw    1
3419 \c   .byte:        resb    1
3420 \c   .str:         resb    32
3422 \c endstruc
3424 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3425 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3427 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3428 support any form of period notation to refer to the elements of a
3429 structure once you have one (except the above local-label notation),
3430 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3431 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3432 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3433 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3436 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3437 \i{Instances of Structures}
3439 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3440 to do is to declare instances of that structure in your data
3441 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3442 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3443 you code something like this:
3445 \c mystruc:
3446 \c     istruc mytype
3448 \c         at mt_long, dd      123456
3449 \c         at mt_word, dw      1024
3450 \c         at mt_byte, db      'x'
3451 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3453 \c     iend
3455 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3456 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3457 specified structure field, and then to declare the specified data.
3458 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3459 they were specified in the structure definition.
3461 If the data to go in a structure field requires more than one source
3462 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3463 the \c{AT} line. For example:
3465 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3466 \c                     db      190,100,0
3468 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3469 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3470 line:
3472 \c         at mt_str
3473 \c                 db      'hello, world'
3474 \c                 db      13,10,0
3477 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3479 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3480 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3481 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3482 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3484 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3485 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3486 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3487 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3488 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3490 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3491 both compute the number of additional bytes required to bring the
3492 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3493 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3494 perform the alignment.
3496 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3497 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3498 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3499 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3500 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
3501 except for special purposes.
3503 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
3504 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
3505 power of two, or if their second argument generates more than one
3506 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
3507 thing.
3509 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
3510 be used within structure definitions:
3512 \c struc mytype2
3514 \c   mt_byte:
3515 \c         resb 1
3516 \c         alignb 2
3517 \c   mt_word:
3518 \c         resw 1
3519 \c         alignb 4
3520 \c   mt_long:
3521 \c         resd 1
3522 \c   mt_str:
3523 \c         resb 32
3525 \c endstruc
3527 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
3528 relative to the base of the structure.
3530 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
3531 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
3532 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
3533 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
3534 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
3535 check that the section's alignment characteristics are sensible for
3536 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
3539 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3541 The following preprocessor directives provide a way to use
3542 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3544 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3546 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3548 \b\c{%local}  (see \k{local})
3551 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3553 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3554 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3555 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3557 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3558 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3559 convenient to use. and is not TASM compatible. Here is an example
3560 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3562 \c some_function:
3564 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3565 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3566 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3568 \c         mov     ax,[i]
3569 \c         mov     bx,[j_ptr]
3570 \c         add     ax,[bx]
3571 \c         ret
3573 \c     %pop                       ; restore original context
3575 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3576 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3577 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3578 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3581 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3583 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3584 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3585 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3586 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3587 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3589 \c %stacksize flat
3591 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3592 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3593 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3595 \c %stacksize flat64
3597 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3598 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3599 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3601 \c %stacksize large
3603 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3604 assumes that a far form of call was used to get to this address
3605 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3607 \c %stacksize small
3609 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3610 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3611 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3612 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3613 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3614 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3615 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3616 (see \k{local}).
3619 \S{local} \i\c{%local} Directive
3621 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3622 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3623 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3624 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3625 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3626 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3627 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3628 instruction.
3629 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3630 An example of its use is the following:
3632 \c silly_swap:
3634 \c     %push mycontext             ; save the current context
3635 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3636 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3637 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3639 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3640 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3641 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3642 \c         mov     ax,bx
3643 \c         mov     dx,cx
3644 \c         mov     bx,[old_ax]
3645 \c         mov     cx,[old_dx]
3646 \c         leave                   ; restore old bp
3647 \c         ret                     ;
3649 \c     %pop                        ; restore original context
3651 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3652 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3653 current context before the \c{%local} directive may be used.
3654 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3655 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3656 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3657 as shown in the example.
3659 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3661 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3662 information from external sources. Currently they include:
3664 The following preprocessor directive is supported to allow NASM to
3665 correctly handle output of the cpp C language preprocessor.
3667 \b\c{%line} enables NAsM to correctly handle the output of the cpp
3668 C language preprocessor (see \k{line}).
3670 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3671 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3673 \S{line} \i\c{%line} Directive
3675 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3676 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3677 this other file would be an original source file, with the current
3678 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3679 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3680 number of the original source file, instead of the file that is being
3681 read by NASM.
3683 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3684 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3685 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3687 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3689 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3690 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3691 which specifies a line increment value; each line of the input file
3692 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3693 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3694 specifies the file name of the original source file.
3696 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3697 all file name and line numbers relative to the values specified
3698 therein.
3701 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3703 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3704 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3705 to store the contents of an environment variable into a string, which
3706 could be used at some other point in your code.
3708 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3709 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3710 could do that as follows:
3712 \c %defstr FOO    %!FOO
3714 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3717 \C{directive} \i{Assembler Directives}
3719 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
3720 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
3721 directives. These are described in this chapter.
3723 NASM's directives come in two types: \I{user-level
3724 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
3725 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
3726 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
3727 recommend that users use the user-level forms of the directives,
3728 which are implemented as macros which call the primitive forms.
3730 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
3731 directives are not.
3733 In addition to the universal directives described in this chapter,
3734 each object file format can optionally supply extra directives in
3735 order to control particular features of that file format. These
3736 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
3737 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
3740 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
3742 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
3743 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
3744 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
3745 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
3747 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
3748 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
3749 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
3750 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
3751 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
3752 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
3753 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
3754 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
3756 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
3757 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
3758 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
3759 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
3760 device drivers and boot loader software.
3762 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
3763 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
3764 assembler will generate incorrect code because it will be writing
3765 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
3767 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
3768 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
3769 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
3770 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
3771 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
3772 need an 0x67.
3774 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
3775 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
3776 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
3778 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
3779 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
3780 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
3781 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
3782 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
3783 necessary.
3785 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
3786 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
3787 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
3788 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
3789 REX prefix is used.
3791 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
3792 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
3793 a macro which has no function other than to call the primitive form.
3795 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
3797 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
3799 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
3800 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
3803 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
3805 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
3806 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
3807 specify most features directly.  However, this is occationally
3808 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
3809 to use.
3811 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
3812 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
3813 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
3814 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
3815 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
3816 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
3818 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
3819 fact that these registers are generally used as thread pointers or
3820 other special functions in 64-bit mode, and generating
3821 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
3823 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
3825 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
3826 Sections}
3828 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
3829 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
3830 which section of the output file the code you write will be
3831 assembled into. In some object file formats, the number and names of
3832 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
3833 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
3834 define a new section, if you try to switch to a section that does
3835 not (yet) exist.
3837 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
3838 \k{multisec}, all support
3839 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
3840 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
3841 format, by contrast, does not recognize these section names as being
3842 special, and indeed will strip off the leading period of any section
3843 name that has one.
3846 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
3848 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
3849 functions differently from its primitive form. The primitive form,
3850 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
3851 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
3852 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
3853 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
3854 it. So the user-level directive
3856 \c         SECTION .text
3858 expands to the two lines
3860 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
3861 \c         [SECTION .text]
3863 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
3864 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3865 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
3867 \c %macro  writefile 2+
3869 \c         [section .data]
3871 \c   %%str:        db      %2
3872 \c   %%endstr:
3874 \c         __SECT__
3876 \c         mov     dx,%%str
3877 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
3878 \c         mov     bx,%1
3879 \c         mov     ah,0x40
3880 \c         int     0x21
3882 \c %endmacro
3884 This form of the macro, once passed a string to output, first
3885 switches temporarily to the data section of the file, using the
3886 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
3887 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
3888 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
3889 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
3890 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
3891 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
3892 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
3893 code in any of several separate code sections.
3896 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
3898 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
3899 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
3900 physical section, but at the hypothetical section starting at the
3901 given absolute address. The only instructions you can use in this
3902 mode are the \c{RESB} family.
3904 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
3906 \c absolute 0x1A
3908 \c     kbuf_chr    resw    1
3909 \c     kbuf_free   resw    1
3910 \c     kbuf        resw    16
3912 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
3913 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
3914 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
3916 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
3917 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
3919 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
3920 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
3922 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
3923 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
3924 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
3925 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
3927 \c         org     100h               ; it's a .COM program
3929 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
3931 \c         ; the resident part of the TSR goes here
3932 \c setup:
3933 \c         ; now write the code that installs the TSR here
3935 \c absolute setup
3937 \c runtimevar1     resw    1
3938 \c runtimevar2     resd    20
3940 \c tsr_end:
3942 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
3943 after the setup has finished running, the space it took up can be
3944 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
3945 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
3946 needs to be made resident.
3949 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
3951 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
3952 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
3953 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
3954 defined in some other module and needs to be referred to by this
3955 one. Not every object-file format can support external variables:
3956 the \c{bin} format cannot.
3958 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
3959 argument is the name of a symbol:
3961 \c extern  _printf
3962 \c extern  _sscanf,_fscanf
3964 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
3965 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
3966 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
3967 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
3968 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
3969 by means of the directive
3971 \c extern  _variable:wrt dgroup
3973 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
3974 only in that it can take only one argument at a time: the support
3975 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
3977 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
3978 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
3979 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
3982 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
3984 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
3985 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
3986 linker errors, some other module must actually \e{define} the
3987 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
3988 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
3990 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
3991 the definition of the symbol.
3993 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
3994 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
3995 \c{GLOBAL} directive. For example:
3997 \c global _main
3998 \c _main:
3999 \c         ; some code
4001 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4002 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4003 example, lets you specify whether global data items are functions or
4004 data:
4006 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4008 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4009 user-level form only in that it can take only one argument at a
4010 time.
4013 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4015 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4016 A common variable is much like a global variable declared in the
4017 uninitialized data section, so that
4019 \c common  intvar  4
4021 is similar in function to
4023 \c global  intvar
4024 \c section .bss
4026 \c intvar  resd    1
4028 The difference is that if more than one module defines the same
4029 common variable, then at link time those variables will be
4030 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4031 at the same piece of memory.
4033 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4034 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4035 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4036 specify the alignment requirements of a common variable:
4038 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4039 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4041 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4042 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4043 only one argument at a time.
4046 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4048 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4049 are available on the specified CPU.
4051 Options are:
4053 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4055 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4057 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4059 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4061 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4063 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4065 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4067 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4069 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4071 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4073 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4075 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4077 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4079 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4081 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4083 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4085 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4087 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4088 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4089 instructions are available.
4092 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4094 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4095 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4096 this behaviour:
4098 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4100 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4102 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4104 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4106 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4108 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4110 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4112 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4113 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4114 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4116 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4117 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4120 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4122 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4123 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4124 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4125 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4126 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4127 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4129 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4130 output file based on the input file name and the chosen output
4131 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4132 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4133 name, and substituting an extension defined by the output format.
4134 The extensions are given with each format below.
4137 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4139 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4140 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4141 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4142 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4143 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4144 development.
4146 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4147 how nasm handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4149 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4150 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4151 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4152 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4154 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4155 leaves your file name as it is once the original extension has been
4156 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4157 into a binary file called \c{binprog}.
4160 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4162 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4163 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4164 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4165 the program begins at when it is loaded into memory.
4167 For example, the following code will generate the longword
4168 \c{0x00000104}:
4170 \c         org     0x100
4171 \c         dd      label
4172 \c label:
4174 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4175 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4176 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4177 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4178 offset which is added to all internal address references within the
4179 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4180 does. See \k{proborg} for further comments.
4183 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4184 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4186 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4187 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4188 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4189 end of the section-definition line. For example,
4191 \c section .data   align=16
4193 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4194 aligned on a 16-byte boundary.
4196 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4197 section start address must be forced to zero. The alignment value
4198 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4199 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4202 \S{multisec} \i\c{Multisection}\I{bin, multisection} support for the BIN format.
4204 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names, 
4205 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4207 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default 
4208 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits}, 
4209 of course).
4211 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous 
4212 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with 
4213 \i\c{start=}.
4215 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used 
4216 for the calculation of all memory references within that section 
4217 with \i\c{vstart=}.
4219 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or 
4220 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit 
4221 start address.
4223 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are 
4224 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)} 
4225 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4227 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4228 is directed by default into the \c{.text} section.
4230 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used 
4231 by default.
4233 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits} 
4234 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=} 
4235 has been specified.
4237 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different 
4238 alignment has been specified.
4240 \b Sections may not overlap.
4242 \b Nasm creates the \c{section.<secname>.start} for each section, 
4243 which may be used in your code.
4245 \S{map}\i{Map files}
4247 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]} 
4248 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments}, 
4249 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout} 
4250 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4251 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4252 brackets must be used.
4255 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4257 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4258 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4259 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4260 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4262 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4264 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4265 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4266 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4267 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4268 file format.
4270 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4271 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4272 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4274 If your source file contains code before specifying an explicit
4275 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4276 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4278 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4279 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4280 address of the segment. So, for example:
4282 \c segment data
4284 \c dvar:   dw      1234
4286 \c segment code
4288 \c function:
4289 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4290 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4291 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4292 \c         ret
4294 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4295 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4296 like
4298 \c extern  foo
4300 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4301 \c       mov   ds,ax
4302 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4303 \c       mov   es,ax
4304 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4305 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4308 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4309 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4311 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4312 directive to allow you to specify various properties of the segment
4313 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4314 end of the segment-definition line. For example,
4316 \c segment code private align=16
4318 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4319 segment, and requires that the portion of it described in this code
4320 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4322 The available qualifiers are:
4324 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4325 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4326 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4327 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4328 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4329 than stuck end-to-end.
4331 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4332 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4333 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4334 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4335 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4336 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4337 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4338 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4339 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4341 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4342 indicates to the linker that segments of the same class should be
4343 placed near each other in the output file. The class name can be any
4344 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4346 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4347 as an argument, and provides overlay information to an
4348 overlay-capable linker.
4350 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4351 the effect of recording the choice in the object file and also
4352 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4353 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4355 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4356 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4357 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4358 defines the group if it is not already defined.
4360 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4361 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4362 are currently known to make sensible use of this feature;
4363 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4364 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4365 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4367 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4368 class, no overlay, and \c{USE16}.
4371 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4373 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4374 single segment register can be used to refer to all the segments in
4375 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4376 you can code
4378 \c segment data
4380 \c         ; some data
4382 \c segment bss
4384 \c         ; some uninitialized data
4386 \c group dgroup data bss
4388 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4389 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4390 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4391 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4392 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4393 segment register.
4395 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4396 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4397 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4398 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4399 base rather than the segment base.
4401 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4402 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4403 segment which is part of more than one group will default to being
4404 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4406 A group does not have to contain any segments; you can still make
4407 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4408 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4409 \c{FLAT} with no segments in it.
4412 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4414 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4415 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4416 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4417 segment, group and symbol names that are written to the object file
4418 to be forced to upper case just before being written. Within a
4419 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4420 be written entirely in upper case if desired.
4422 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4425 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4426 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4428 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4429 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4430 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4431 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4433 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4434 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4435 wish to import and the name of the library you wish to import it
4436 from. For example:
4438 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4440 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4441 known in the library you are importing it from, in case this is not
4442 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4443 once you have imported it. For example:
4445 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4448 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4449 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4451 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4452 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4453 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4454 using the \c{EXPORT} directive.
4456 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4457 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4458 optional second parameter (separated by white space from the first)
4459 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4460 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4461 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4462 off.
4464 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4465 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4466 space. If further parameters are given, the external name must also
4467 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4468 available attributes are:
4470 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4471 resident by the system loader. This is an optimisation for
4472 frequently used symbols imported by name.
4474 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4475 does not make use of any initialized data.
4477 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4478 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4479 between 32-bit and 16-bit segments.
4481 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4482 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4483 the desired number.
4485 For example:
4487 \c     export  myfunc
4488 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4489 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4490 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4493 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4494 Point}
4496 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4497 define the program entry point, where execution will begin when the
4498 program is run. If the object file that defines the entry point is
4499 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4500 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4501 begin.
4504 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4505 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4507 If you declare an external symbol with the directive
4509 \c     extern  foo
4511 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4512 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4513 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4514 \c{foo} you will usually need to do something like
4516 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4517 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4518 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4520 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4521 is going to be accessible from a given segment or group, say
4522 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4523 simply code
4525 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4527 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4528 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4529 alternative form
4531 \c     extern  foo:wrt dgroup
4533 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4534 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4535 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4536 \c{foo wrt dgroup}.
4538 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4539 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4540 your program. It can also be applied to common variables: see
4541 \k{objcommon}.
4544 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4545 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4547 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4548 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4549 specify which your variables should be by the use of the syntax
4551 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4552 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4554 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4555 OMF specification says that they are declared as a number of
4556 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4557 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4558 five-byte elements or one ten-byte element.
4560 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4561 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4562 the variable size, to match when resolving common variables declared
4563 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4564 the element size on your far common variables. This is done by the
4565 following syntax:
4567 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4568 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4570 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4571 keyword is not required when an element size is specified, since
4572 only far commons may have element sizes at all. So the above
4573 declarations could equivalently be
4575 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4576 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
4578 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
4579 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
4580 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
4582 \c common  foo     10:wrt dgroup
4583 \c common  bar     16:far 2:wrt data
4584 \c common  baz     24:wrt data:6
4587 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
4589 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
4590 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
4591 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
4592 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
4594 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4596 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
4597 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
4598 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
4599 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
4600 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
4601 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
4602 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
4603 files that Win32 linkers can generate correct output from.
4606 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
4607 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
4609 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
4610 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4611 and properties of sections you declare. Section types and properties
4612 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
4613 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
4614 these qualifiers.
4616 The available qualifiers are:
4618 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
4619 code section. This marks the section as readable and executable, but
4620 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
4621 section is code.
4623 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
4624 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
4625 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
4626 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
4628 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
4629 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
4630 constants in it.
4632 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
4633 which is not included in the executable file by the linker, but may
4634 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
4635 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
4636 linker to interpret the contents of the section as command-line
4637 options.
4639 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
4640 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
4641 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
4642 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
4643 request a greater section alignment than this. If alignment is not
4644 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
4645 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
4646 for data (and BSS) sections.
4647 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
4648 alignment), though the value does not matter.
4650 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
4651 qualifiers are:
4653 \c section .text    code  align=16
4654 \c section .data    data  align=4
4655 \c section .rdata   rdata align=8
4656 \c section .bss     bss   align=4
4658 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
4660 \S{win32safeseh} \c{win32}: safe structured exception handling
4662 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
4663 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
4664 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
4665 designated read-only table and have alleged entry point verified
4666 against this table prior exception control is passed to the handler. In
4667 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
4668 handler table," all object modules on linker command line has to comply
4669 with certain criteria. If one single module among them does not, then
4670 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
4671 will not be performed for application in question. Table omission is by
4672 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
4673 linker to refuse to produce binary without such table by passing
4674 \c{/safeseh} command line option.
4676 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
4677 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
4678 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
4680 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
4682 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
4684 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
4685 line to source code:
4687 \c $@feat.00 equ 1
4689 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
4690 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
4691 developer would choose to assign another value in source file, it would
4692 still be perfectly possible.
4694 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
4695 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
4696 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
4697 formatted input data for above mentioned "safe exception handler 
4698 table." Its typical use would be:
4700 \c section .text
4701 \c extern  _MessageBoxA@16
4702 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
4703 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
4704 \c %endif
4705 \c handler:
4706 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
4707 \c         push    DWORD caption
4708 \c         push    DWORD text
4709 \c         push    DWORD 0
4710 \c         call    _MessageBoxA@16
4711 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
4712 \c                         ; for exception handler
4713 \c         ret
4714 \c global  _main
4715 \c _main:
4716 \c         push    DWORD handler
4717 \c         push    DWORD [fs:0]
4718 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
4719 \c         xor     eax,eax
4720 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
4721 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
4722 \c         add     esp,4
4723 \c         ret
4724 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
4725 \c caption:db      'SEGV',0
4726 \c 
4727 \c section .drectve info
4728 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
4730 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
4731 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
4732 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
4733 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over, 
4734 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
4735 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
4736 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
4737 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
4738 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
4739 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
4740 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
4741 no notification is provided and user is left with no clue on what
4742 caused application failure.
4744 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
4745 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
4746 data for "safe exception handler table" causes no backward
4747 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
4748 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
4751 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
4753 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files, 
4754 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
4755 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
4756 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
4757 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
4759 \S{win64pic} \c{win64}: writing position-independent code
4761 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
4762 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
4763 references. Consider a switch dispatch table:
4765 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
4766 \c         ...
4767 \c dsptch: dq      case0
4768 \c         dq      case1
4769 \c         ...
4771 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
4772 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
4773 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
4774 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
4775 following:
4777 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
4778 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
4780 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
4781 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
4782 position-independent manner. But this is only part of the problem!
4783 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
4784 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
4785 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
4786 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
4787 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
4788 But no worry, it's trivial to fix:
4790 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
4791 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
4792 \c         jmp     rbx
4793 \c         ...
4794 \c dsptch: dq      case0-dsptch
4795 \c         dq      case1-dsptch
4796 \c         ...
4798 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
4799 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
4800 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
4801 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
4802 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
4803 these image-relative references:
4805 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
4806 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
4807 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
4808 \c         add     rbx,rax
4809 \c         jmp     rbx
4810 \c         ...
4811 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
4812 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
4814 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
4815 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
4816 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
4817 become apparent in next paragraph.
4819 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
4820 operand only:
4822 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
4823 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
4824 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
4825 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
4827 \S{win64seh} \c{win64}: structured exception handling
4829 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
4830 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
4831 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
4832 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
4833 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
4834 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
4835 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
4836 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
4837 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
4838 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
4839 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
4840 top of the stack.
4842 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
4843 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
4844 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
4845 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
4846 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
4847 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
4848 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
4849 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
4850 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
4851 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
4852 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
4853 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
4854 copying caller's return address to the top of stack and this would
4855 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
4856 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
4857 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
4858 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
4859 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
4860 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
4861 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
4862 no, no trace of failure is left.
4864 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
4865 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
4866 is checked for presence of reference to custom language-specific
4867 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
4868 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
4869 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
4870 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
4871 information about current callee's stack frame and where non-volatile
4872 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
4873 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
4874 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
4875 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
4876 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
4877 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
4878 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
4879 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
4880 terminating the application.
4882 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
4883 facilitate generation of above mentioned detailed information about
4884 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
4885 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
4886 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
4887 leaf function:
4889 \c default rel
4890 \c section .text
4891 \c extern  MessageBoxA
4892 \c handler:
4893 \c         sub     rsp,40
4894 \c         mov     rcx,0
4895 \c         lea     rdx,[text]
4896 \c         lea     r8,[caption]
4897 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
4898 \c         call    MessageBoxA
4899 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
4900 \c                         ; for exception handler
4901 \c         add     rsp,40
4902 \c         ret
4903 \c global  main
4904 \c main:
4905 \c         xor     rax,rax
4906 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
4907 \c         ret
4908 \c main_end:
4909 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
4910 \c caption:db      'SEGV',0
4911 \c 
4912 \c section .pdata  rdata align=4
4913 \c         dd      main wrt ..imagebase
4914 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
4915 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
4916 \c section .xdata  rdata align=8
4917 \c xmain:  db      9,0,0,0
4918 \c         dd      handler wrt ..imagebase
4919 \c section .drectve info
4920 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
4922 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
4923 start and end addresses of function" along with reference to associated
4924 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
4925 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
4926 designated exception handler. References are \e{required} to be
4927 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
4928 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
4929 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
4930 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
4931 references, not only above listed required ones, placed into these two
4932 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
4933 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
4934 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
4935 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
4937 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
4938 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
4939 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
4940 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
4941 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
4942 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
4943 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
4944 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
4945 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
4946 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
4947 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
4948 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
4949 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
4950 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
4951 unwinding procedure. Consider following example:
4953 \c function:
4954 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
4955 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
4956 \c         push    rbx
4957 \c         push    rbp
4958 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
4959 \c         sub     r11,rcx
4960 \c         and     r11,-64
4961 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
4962 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
4963 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
4964 \c magic_point:
4965 \c         ...
4966 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
4967 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
4968 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
4969 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
4970 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
4971 \c         ret
4973 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
4974 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
4975 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
4976 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
4977 custom language-specific exception handler would look like this:
4979 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
4980 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
4981 \c {   ULONG64 *rsp;
4982 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
4983 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
4984 \c     else
4985 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
4986 \c         context->Rbp = rsp[-3];
4987 \c         context->Rbx = rsp[-2];
4988 \c         context->R15 = rsp[-1];
4989 \c     }
4990 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
4991 \c 
4992 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
4993 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
4994 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
4995 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
4996 \c     return ExceptionContinueSearch;
4997 \c }
4999 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5000 structure does not have to contain any information about stack frame
5001 and its layout.
5003 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5005 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5006 linking with the \i{DJGPP} linker.
5008 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5010 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5011 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5012 the \c{info} section type are not supported.
5014 \H{machofmt} \i\c{macho}: \i{Mach Object File Format}
5016 The \c{macho} output type produces \c{Mach-O} object files suitable for
5017 linking with the \i{Mac OSX} linker.
5019 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5021 \H{elffmt} \i\c{elf, elf32, and elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5022 Format} Object Files
5024 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},
5025 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
5026 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5027 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5029 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5031 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5032 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5033  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5034  most systems which support ELF.
5036 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5037 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5039 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5040 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5041 and properties of sections you declare. Section types and properties
5042 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5043 names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}, but may still be
5044 overridden by these qualifiers.
5046 The available qualifiers are:
5048 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5049 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5050 which is not, such as an informational or comment section.
5052 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5053 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5054 which should not.
5056 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5057 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5058 not.
5060 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5061 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5062 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5063 contents given, such as a BSS section.
5065 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5066 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5067 requirements of the section.
5069 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5070 qualifiers are:
5072 \c section .text    progbits  alloc  exec    nowrite  align=16
5073 \c section .rodata  progbits  alloc  noexec  nowrite  align=4
5074 \c section .data    progbits  alloc  noexec  write    align=4
5075 \c section .bss     nobits    alloc  noexec  write    align=4
5076 \c section other    progbits  alloc  noexec  nowrite  align=1
5078 (Any section name other than \c{.text}, \c{.rodata}, \c{.data} and
5079 \c{.bss} is treated by default like \c{other} in the above code.)
5082 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5083 Symbols and \i\c{WRT}
5085 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5086 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5087 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5088 be able to generate a variety of strange relocation types in ELF
5089 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5091 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5092 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5093 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5094 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5095 types.
5097 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5098 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5099 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5100 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5102 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5103 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5104 beginning of the current section to the global offset table.
5105 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5106 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5107 result to get the real address of the GOT.
5109 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5110 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5111 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5112 would give the real address of the location you wanted.
5114 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5115 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5116 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5117 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5118 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5119 address of the symbol.
5121 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5122 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5123 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5124 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5125 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5126 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5127 entries absolutely.
5129 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5130 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5131 relative to the start of the section and then adding on the offset
5132 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5133 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5134 peculiarity of the dynamic linker.
5136 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5137 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5140 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5141 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5143 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5144 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5145 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5146 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5147 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5148 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5149 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5150 to specify these features.
5152 You can specify whether a global variable is a function or a data
5153 object by suffixing the name with a colon and the word
5154 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5155 \c{data}.) For example:
5157 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5159 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5160 \c{hashtable} as a data object.
5162 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5163 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5164 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5165 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5167 \c global   hashlookup:function hidden
5169 You can also specify the size of the data associated with the
5170 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5171 forward references) after the type specifier. Like this:
5173 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5175 \c hashtable:
5176 \c         db this,that,theother  ; some data here
5177 \c .end:
5179 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5180 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5182 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5183 writing shared library code. For more information, see
5184 \k{picglobal}.
5187 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5188 \I{COMMON, elf extensions to}
5190 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5191 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5192 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5193 power of two) after the name and size of the common variable,
5194 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5195 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5197 \c common  dwordarray 128:4
5199 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5200 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5203 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5204 \I{ELF, 16-bit code and}
5206 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5207 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5208 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5209 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5210 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5211 these relocations is generated.
5213 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5214 \I{ELF, Debug formats and}
5216 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5217 Line number information is generated for all executable sections, but please
5218 note that only the ".text" section is executable by default.
5220 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5222 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5223 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5224 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5225 the magic number in the first four bytes of the file is
5226 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5227 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5228 implementation does not.
5230 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5232 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5233 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5234 extensions to any standard directives. It supports only the three
5235 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5238 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5239 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5241 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5242 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5243 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5244 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5245 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5246 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5247 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5249 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5251 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5252 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5253 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5254 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5255 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5257 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5258 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5259 this.
5262 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5264 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5265 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5266 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5267 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5268 itself \c{a.out}.
5270 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5271 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5273 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5274 of view). It supports no special directives, no special symbols, no
5275 use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no extensions to any standard
5276 directives. It supports only the three \i{standard section names}
5277 \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5280 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5281 Format}
5283 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5284 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5285 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5286 format the internal structure of the assembler.
5288 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5289 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5290 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5291 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5293 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5294 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5295 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5296 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5297 execute an RDF executable under Linux.
5299 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5300 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5303 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5305 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5306 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5307 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5308 which is the name of the module:
5310 \c     library  mylib.rdl
5313 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5315 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5316 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5317 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5318 of current module:
5320 \c     module  mymodname
5322 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5323 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5324 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5326 \c     module  $kernel.core
5329 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} directive\I{GLOBAL,
5330 rdf extensions to}
5332 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5333 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5334 telling the linker do not strip it from target executable or library
5335 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5336 is a procedure (function) or data object.
5338 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5339 symbol exported:
5341 \c     global  sys_open:export
5343 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5344 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5346 \c     global  sys_open:export proc
5348 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5349 or \i\c{object} to the directive:
5351 \c     global  kernel_ticks:export data
5354 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} directive\I{EXTERN,
5355 rdf extensions to}
5357 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external" 
5358 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5359 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5360 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5361 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5362 (function) or data object. For example:
5364 \c     library $libc
5365 \c     extern  _open:import
5366 \c     extern  _printf:import proc
5367 \c     extern  _errno:import data
5369 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5370 a hint as to where to find requested symbols.
5373 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5375 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5376 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5377 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{outform.h} or on the
5378 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5380 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5381 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5382 transactions between the main body of NASM and the output-format
5383 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5384 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5385 of the various requests the main program makes of the output driver,
5386 and in what order they happen.
5388 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5390 \c nasm -f dbg filename.asm
5392 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5393 However, this will not work well on files which were designed for a
5394 different object format, because each object format defines its own
5395 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5396 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5397 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5398 native object format selected:
5400 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5401 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5403 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5404 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5405 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5406 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5407 the final diagnostic output.
5409 This workaround will still typically not work for programs intended
5410 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5411 directives have side effects of defining the segment and group names
5412 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5413 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5414 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5415 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5417 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5418 them all to its output file.
5421 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5423 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5424 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5425 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5426 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5427 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5430 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5432 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5433 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5434 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5435 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5436 support the \c{.COM} format.
5438 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5439 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5440 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5441 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5442 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5443 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5444 Yann Guidon for contributing the code for this.
5446 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5447 future releases.
5450 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5452 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5453 by linking \c{.OBJ} files together.
5455 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5456 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5457 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5458 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5459 An LZH archiver can be found at
5460 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5461 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5462 sources) called \i{FREELINK}, available from
5463 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5464 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5465 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5466 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5467 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5469 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5470 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5471 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5472 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5473 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5474 field in the output file header; if more than one defines a start
5475 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5477 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5478 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5479 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5480 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5481 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5482 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5484 \c segment code
5486 \c ..start:
5487 \c         mov     ax,data
5488 \c         mov     ds,ax
5489 \c         mov     ax,stack
5490 \c         mov     ss,ax
5491 \c         mov     sp,stacktop
5493 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5494 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5495 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5496 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5497 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5498 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
5499 execute on.
5501 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
5502 beginning of this code, which means that will be the entry point
5503 into the resulting executable file.
5505 \c         mov     dx,hello
5506 \c         mov     ah,9
5507 \c         int     0x21
5509 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
5510 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
5511 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
5512 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
5514 \c         mov     ax,0x4c00
5515 \c         int     0x21
5517 This terminates the program using another DOS system call.
5519 \c segment data
5521 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
5523 The data segment contains the string we want to display.
5525 \c segment stack stack
5526 \c         resb 64
5527 \c stacktop:
5529 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
5530 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
5531 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
5532 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5533 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5534 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5535 type \c{STACK}.
5537 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5538 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5539 world' and then exit.
5542 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
5544 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
5545 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
5546 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
5547 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
5548 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
5549 \c{.EXE} files.
5551 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5552 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
5553 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
5555 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
5556 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
5557 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
5558 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
5559 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
5560 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
5561 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
5562 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
5563 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
5565 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
5566 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
5567 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
5568 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
5569 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
5570 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
5571 explicitly issue one of your own.
5573 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
5574 since this would require a relocation in the header, and things
5575 would get a lot more complicated. So you should get your segment
5576 base by copying it out of \c{CS} instead.
5578 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
5579 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
5580 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
5581 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
5582 \c{EXE_stack 64}.
5584 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
5585 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
5586 \c{binexe.asm}.
5589 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
5591 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
5592 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
5593 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
5594 output format.
5597 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
5599 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
5600 segment (though the segment may change). Execution then begins at
5601 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
5602 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
5603 like
5605 \c         org 100h
5607 \c section .text
5609 \c start:
5610 \c         ; put your code here
5612 \c section .data
5614 \c         ; put data items here
5616 \c section .bss
5618 \c         ; put uninitialized data here
5620 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
5621 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
5622 you want to and the code will still end up at the front of the file
5623 where it belongs.
5625 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
5626 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
5627 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
5628 this will be free memory when the program is run. Therefore you
5629 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
5630 run.
5632 To assemble the above program, you should use a command line like
5634 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
5636 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
5637 explicit output file name were specified, so you have to override it
5638 and give the desired file name.
5641 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
5643 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
5644 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
5645 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
5646 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
5647 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
5648 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
5649 file.
5651 If you do this, you need to take care of several things:
5653 \b The first object file containing code should start its code
5654 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
5655 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
5656 segment, so that the linker or converter program does not have to
5657 adjust address references within the file when generating the
5658 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
5659 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
5660 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
5661 in MASM-compatible assemblers.
5663 \b You don't need to define a stack segment.
5665 \b All your segments should be in the same group, so that every time
5666 your code or data references a symbol offset, all offsets are
5667 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
5668 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
5671 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
5673 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
5674 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
5675 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
5676 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
5677 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
5678 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
5679 your code segment.
5681 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
5682 the various routines inside the driver which do the work. This
5683 structure should be defined at the start of the code segment, even
5684 though it is not actually code.
5686 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
5687 which has to go in the header structure, a list of books is given in
5688 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
5689 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
5692 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
5694 This section covers the basics of writing assembly routines that
5695 call, or are called from, C programs. To do this, you would
5696 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
5697 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
5700 \S{16cunder} External Symbol Names
5702 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
5703 convention that the names of all global symbols (functions or data)
5704 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
5705 appears in the C program. So, for example, the function a C
5706 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
5707 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
5708 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
5709 not have to worry about name clashes with C symbols.
5711 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
5712 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
5714 \c %macro  cglobal 1
5716 \c   global  _%1
5717 \c   %define %1 _%1
5719 \c %endmacro
5721 \c %macro  cextern 1
5723 \c   extern  _%1
5724 \c   %define %1 _%1
5726 \c %endmacro
5728 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
5729 \c{%rep} construct could solve this.)
5731 If you then declare an external like this:
5733 \c cextern printf
5735 then the macro will expand it as
5737 \c extern  _printf
5738 \c %define printf _printf
5740 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
5741 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
5743 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
5744 before defining the symbol in question, but you would have had to do
5745 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
5747 Also see \k{opt-pfix}.
5749 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
5751 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
5752 directly; you have to keep track yourself of which one you are
5753 writing for. This means you have to keep track of the following
5754 things:
5756 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
5757 functions are near. This means that function pointers, when stored
5758 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
5759 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
5760 never changes its value, and always gives the segment part of the
5761 full function address), and that functions are called using ordinary
5762 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
5763 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
5764 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
5765 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
5767 \b In models using more than one code segment (medium, large and
5768 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
5769 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
5770 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
5771 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
5772 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
5773 \c{CALL FAR} to call external routines.
5775 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
5776 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
5777 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
5778 segment part of the full data item address).
5780 \b In models using more than one data segment (compact, large and
5781 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
5782 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
5783 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
5784 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
5785 pointers you are passed.
5787 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
5788 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
5789 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
5790 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
5791 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
5793 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
5794 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
5795 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
5796 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
5797 and global data items can both be accessed easily without changing
5798 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
5799 segments. However, some memory models (though not the standard
5800 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
5801 same value to be removed. Be careful about functions' local
5802 variables in this latter case.
5804 In models with a single code segment, the segment is called
5805 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
5806 to be linked into the same place as the main code segment. In models
5807 with a single data segment, or with a default data segment, it is
5808 called \i\c{_DATA}.
5811 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
5813 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
5814 16-bit programs is as follows. In the following description, the
5815 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
5816 doing the calling and the function which gets called.
5818 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
5819 after another, in reverse order (right to left, so that the first
5820 argument specified to the function is pushed last).
5822 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
5823 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
5824 memory model.
5826 \b The callee receives control, and typically (although this is not
5827 actually necessary, in functions which do not need to access their
5828 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
5829 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
5830 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
5831 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
5832 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
5833 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
5835 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
5836 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
5837 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
5838 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
5839 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
5840 a large-model (far) function, the segment part of the return address
5841 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
5842 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
5843 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
5844 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
5845 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
5846 parameters in reverse order means that the function knows where to
5847 find its first parameter, which tells it the number and type of the
5848 remaining ones.
5850 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
5851 allocate space on the stack for local variables, which will then be
5852 accessible at negative offsets from \c{BP}.
5854 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
5855 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
5856 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
5857 compiler) returned in \c{ST0}.
5859 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
5860 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
5861 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
5862 memory model.
5864 \b When the caller regains control from the callee, the function
5865 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
5866 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
5867 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
5868 called with the wrong number of parameters due to a prototype
5869 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
5870 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
5871 removing.
5873 It is instructive to compare this calling convention with that for
5874 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
5875 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
5876 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
5877 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
5878 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
5879 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
5880 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
5881 which means that a compiler can give better guarantees about
5882 sequence points without performance suffering.
5884 Thus, you would define a function in C style in the following way.
5885 The following example is for small model:
5887 \c global  _myfunc
5889 \c _myfunc:
5890 \c         push    bp
5891 \c         mov     bp,sp
5892 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
5893 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
5895 \c         ; some more code
5897 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
5898 \c         pop     bp
5899 \c         ret
5901 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
5902 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
5903 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
5904 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
5905 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
5906 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
5908 At the other end of the process, to call a C function from your
5909 assembly code, you would do something like this:
5911 \c extern  _printf
5913 \c       ; and then, further down...
5915 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
5916 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
5917 \c       call    _printf
5918 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
5920 \c       ; then those data items...
5922 \c segment _DATA
5924 \c myint         dw    1234
5925 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
5927 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
5928 code
5930 \c     int myint = 1234;
5931 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
5933 In large model, the function-call code might look more like this. In
5934 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
5935 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
5936 it first.
5938 \c       push    word [myint]
5939 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
5940 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
5941 \c       call    far _printf
5942 \c       add    sp,byte 6
5944 The integer value still takes up one word on the stack, since large
5945 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
5946 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
5947 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
5948 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
5949 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
5950 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
5951 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
5952 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
5953 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
5954 word of parameters.
5957 \S{16cdata} Accessing Data Items
5959 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
5960 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
5961 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
5962 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
5963 accessed from assembler as
5965 \c extern _i
5967 \c         mov ax,[_i]
5969 And to declare your own integer variable which C programs can access
5970 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
5971 the \c{_DATA} segment, if necessary):
5973 \c global  _j
5975 \c _j      dw      0
5977 To access a C array, you need to know the size of the components of
5978 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
5979 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
5980 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
5981 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
5982 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
5983 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
5984 \c{float}, and 8 for \c{double}.
5986 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
5987 the base of the structure to the field you are interested in. You
5988 can either do this by converting the C structure definition into a
5989 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
5990 one offset and using just that.
5992 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
5993 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
5994 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
5995 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
5996 Typically, you might find that a structure like
5998 \c struct {
5999 \c     char c;
6000 \c     int i;
6001 \c } foo;
6003 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6004 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6005 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6006 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6007 out how your own compiler does it.
6010 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6012 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6013 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6014 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6015 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6016 the work involved in keeping track of the calling convention.
6018 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6019 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6021 An example of an assembly function using the macro set is given
6022 here:
6024 \c proc    _nearproc
6026 \c %$i     arg
6027 \c %$j     arg
6028 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6029 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6030 \c         add     ax,[bx]
6032 \c endproc
6034 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6035 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6036 integer. It returns \c{i + *j}.
6038 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6039 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6040 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6041 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6042 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6043 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6044 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6046 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6047 compact-model code) by default. You can have it generate far
6048 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6049 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6050 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6051 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6052 dependency on whether data pointers are far or not.
6054 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6055 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6056 many function parameters will be of type \c{int}.
6058 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6060 \c %define FARCODE
6062 \c proc    _farproc
6064 \c %$i     arg
6065 \c %$j     arg     4
6066 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6067 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6068 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6069 \c         add     ax,[bx]
6071 \c endproc
6073 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6074 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6075 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6078 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6080 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6081 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6083 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6084 not required for Pascal.
6086 \b The memory model is always large: functions are far, data
6087 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6088 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6089 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6090 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6091 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6092 data declared in a Pascal program goes into the default data
6093 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6094 when control is passed to your assembly code. The only things that
6095 do not live in the default data segment are local variables (they
6096 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6097 data \e{pointers}, however, are far.
6099 \b The function calling convention is different - described below.
6101 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6103 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6104 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6105 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6108 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6110 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6111 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6112 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6113 used to denote the function doing the calling and the function which
6114 gets called.
6116 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6117 after another, in normal order (left to right, so that the first
6118 argument specified to the function is pushed first).
6120 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6121 control to the callee.
6123 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6124 actually necessary, in functions which do not need to access their
6125 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6126 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6127 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6128 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6129 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6130 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6132 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6133 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6134 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6135 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6136 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6137 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6138 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6140 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6141 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6142 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6144 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6145 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6146 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6147 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6148 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6149 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6150 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6151 places the returned string value at that location. The pointer is
6152 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6153 \c{RETF} instruction.
6155 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6156 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6157 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6158 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6159 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6160 to be removed from the stack as a side effect of the return
6161 instruction.
6163 \b When the caller regains control from the callee, the function
6164 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6165 do nothing further.
6167 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6168 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6170 \c global  myfunc
6172 \c myfunc: push    bp
6173 \c         mov     bp,sp
6174 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6175 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6176 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6178 \c         ; some more code
6180 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6181 \c         pop     bp
6182 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6184 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6185 assembly code, you would do something like this:
6187 \c extern  SomeFunc
6189 \c        ; and then, further down...
6191 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6192 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6193 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6194 \c        call   far SomeFunc
6196 This is equivalent to the Pascal code
6198 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6199 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6202 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6203 Name Restrictions
6205 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6206 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6207 reading and understanding the various information contained in a
6208 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6209 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6210 restrictions:
6212 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6213 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6215 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6216 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6218 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6219 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6221 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6222 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6225 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6227 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6228 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6229 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6230 definition ensures that functions are far (it implies
6231 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6232 generated with an operand.
6234 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6235 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6236 reverse order. For example:
6238 \c %define PASCAL
6240 \c proc    _pascalproc
6242 \c %$j     arg 4
6243 \c %$i     arg
6244 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6245 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6246 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6247 \c         add     ax,[bx]
6249 \c endproc
6251 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6252 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6253 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6254 and the contents of the pointer. The only difference between this
6255 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6256 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6257 reverse order.
6260 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6262 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6263 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6264 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6265 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6266 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6267 shared libraries.
6269 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6270 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6271 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6272 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6273 address space no matter what segment you work relative to, and that
6274 you should ignore all segment registers completely. When writing
6275 flat-model application code, you never need to use a segment
6276 override or modify any segment register, and the code-section
6277 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6278 space as the data-section addresses you access your variables by and
6279 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6280 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6281 offset part.
6284 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6286 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6287 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6288 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6291 \S{32cunder} External Symbol Names
6293 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6294 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6295 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6296 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6297 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6298 underscore on their assembly-language names.
6300 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6301 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6302 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6303 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6304 though, the leading underscore should not be used.
6306 See also \k{opt-pfix}.
6308 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6310 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6311 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6312 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6313 the function doing the calling and the function which gets called.
6315 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6316 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6317 argument specified to the function is pushed last).
6319 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6320 control to the callee.
6322 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6323 actually necessary, in functions which do not need to access their
6324 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6325 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6326 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6327 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6328 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6329 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6331 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6332 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6333 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6334 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6335 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6336 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6337 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6338 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6339 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6340 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6341 and type of the remaining ones.
6343 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6344 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6345 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6347 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6348 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6349 of the value. Floating-point results are typically returned in
6350 \c{ST0}.
6352 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6353 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6354 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6356 \b When the caller regains control from the callee, the function
6357 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6358 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6359 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6360 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6361 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6362 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6363 removing.
6365 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6366 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6367 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6368 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6369 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6370 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6371 still pushed in right-to-left order.
6373 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6375 \c global  _myfunc
6377 \c _myfunc:
6378 \c         push    ebp
6379 \c         mov     ebp,esp
6380 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6381 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6383 \c         ; some more code
6385 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6386 \c         ret
6388 At the other end of the process, to call a C function from your
6389 assembly code, you would do something like this:
6391 \c extern  _printf
6393 \c         ; and then, further down...
6395 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6396 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6397 \c         call    _printf
6398 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6400 \c         ; then those data items...
6402 \c segment _DATA
6404 \c myint       dd   1234
6405 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6407 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6409 \c     int myint = 1234;
6410 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6413 \S{32cdata} Accessing Data Items
6415 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6416 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6417 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6418 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6419 accessed from assembler as
6421 \c           extern _i
6422 \c           mov eax,[_i]
6424 And to declare your own integer variable which C programs can access
6425 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6426 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6428 \c           global _j
6429 \c _j        dd 0
6431 To access a C array, you need to know the size of the components of
6432 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6433 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6434 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6435 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6436 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6437 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6438 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6439 are also 4 bytes long.
6441 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6442 the base of the structure to the field you are interested in. You
6443 can either do this by converting the C structure definition into a
6444 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6445 one offset and using just that.
6447 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6448 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6449 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6450 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6451 Typically, you might find that a structure like
6453 \c struct {
6454 \c     char c;
6455 \c     int i;
6456 \c } foo;
6458 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6459 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6460 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6461 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6462 out how your own compiler does it.
6465 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6467 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6468 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6469 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6470 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6471 the work involved in keeping track of the calling convention.
6473 An example of an assembly function using the macro set is given
6474 here:
6476 \c proc    _proc32
6478 \c %$i     arg
6479 \c %$j     arg
6480 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6481 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6482 \c         add     eax,[ebx]
6484 \c endproc
6486 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6487 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6488 integer. It returns \c{i + *j}.
6490 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6491 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6492 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6493 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6494 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6495 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6496 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6498 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6499 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
6500 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
6503 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
6504 Libraries}
6506 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
6507 because it contains support for \i{position-independent code}
6508 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
6509 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
6510 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
6512 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
6513 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
6514 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
6515 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
6517 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
6518 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
6519 of the running process. The contents of the library's code section
6520 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
6522 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
6523 this:
6525 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
6527 Instead, the linker provides an area of memory called the
6528 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
6529 constant distance from your library's code, so if you can find out
6530 where your library is loaded (which is typically done using a
6531 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
6532 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6533 linker-generated entries in the GOT.
6535 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6536 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6537 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6538 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6539 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6540 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
6543 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
6545 Each code module in your shared library should define the GOT as an
6546 external symbol:
6548 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
6549 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
6551 At the beginning of any function in your shared library which plans
6552 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
6553 address of the GOT. This is typically done by writing the function
6554 in this form:
6556 \c func:   push    ebp
6557 \c         mov     ebp,esp
6558 \c         push    ebx
6559 \c         call    .get_GOT
6560 \c .get_GOT:
6561 \c         pop     ebx
6562 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
6564 \c         ; the function body comes here
6566 \c         mov     ebx,[ebp-4]
6567 \c         mov     esp,ebp
6568 \c         pop     ebp
6569 \c         ret
6571 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
6572 second leading underscore.)
6574 The first two lines of this function are simply the standard C
6575 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
6576 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
6577 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
6578 libraries use this register to store the address of the GOT.
6580 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
6581 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
6582 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
6583 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
6584 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
6585 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
6586 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
6587 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
6588 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
6589 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
6590 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
6591 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
6592 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
6593 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
6594 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
6595 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
6597 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
6598 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
6599 those three instructions into a macro and safely ignore them:
6601 \c %macro  get_GOT 0
6603 \c         call    %%getgot
6604 \c   %%getgot:
6605 \c         pop     ebx
6606 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
6608 \c %endmacro
6610 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
6612 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
6613 your data items. Most variables will reside in the sections you have
6614 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
6615 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
6616 way this works is like this:
6618 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
6620 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
6621 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
6622 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
6623 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
6625 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
6626 them, they are shared between code modules in the library, but do
6627 not get exported from the library to the program that loaded it.
6628 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
6629 can access them in the same way as local variables, using the above
6630 \c{..gotoff} mechanism.
6632 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
6633 handles this relocation type, there must be at least one non-local
6634 symbol in the same section as the address you're trying to access.
6637 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
6639 If your library needs to get at an external variable (external to
6640 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
6641 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
6642 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
6643 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
6644 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
6645 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
6646 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
6647 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
6648 you would code
6650 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
6652 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
6653 linker, when it builds the shared library, collects together every
6654 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
6655 has every necessary entry present.
6657 Common variables must also be accessed in this way.
6660 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
6662 If you want to export symbols to the user of the library, you have
6663 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
6664 you have to give the size of the data item. This is because the
6665 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
6666 entries for any exported functions, and also moves exported data
6667 items away from the library's data section in which they were
6668 declared.
6670 So to export a function to users of the library, you must use
6672 \c global  func:function           ; declare it as a function
6674 \c func:   push    ebp
6676 \c         ; etc.
6678 And to export a data item such as an array, you would have to code
6680 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
6682 \c array:  resd    128
6683 \c .end:
6685 Be careful: If you export a variable to the library user, by
6686 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
6687 end up living in the data section of the main program, rather than
6688 in your library's data section, where you declared it. So you will
6689 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
6690 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
6691 effectively, it has become).
6693 Equally, if you need to store the address of an exported global in
6694 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
6695 sort of code:
6697 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
6699 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
6700 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
6701 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
6702 pointing at your data section instead of at the exported global
6703 which resides elsewhere.
6705 Instead of the above code, then, you must write
6707 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
6709 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
6710 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
6711 at that address, rather than just relocating by section base.
6713 Either method will work for functions: referring to one of your
6714 functions by means of
6716 \c funcptr:        dd      my_function
6718 will give the user the address of the code you wrote, whereas
6720 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
6722 will give the address of the procedure linkage table for the
6723 function, which is where the calling program will \e{believe} the
6724 function lives. Either address is a valid way to call the function.
6727 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
6729 Calling procedures outside your shared library has to be done by
6730 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
6731 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
6732 library code can make calls to the PLT in a position-independent
6733 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
6734 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
6735 in the main program can be transparently passed off to their real
6736 destinations.
6738 To call an external routine, you must use another special PIC
6739 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
6740 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
6741 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
6742 ..plt}.
6745 \S{link} Generating the Library File
6747 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
6748 you then generate your shared library with a command such as
6750 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
6751 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
6753 For ELF, if your shared library is going to reside in system
6754 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
6755 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
6756 library file name, with a version number, into the library:
6758 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
6760 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
6761 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
6764 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
6766 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
6767 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
6768 writing operating system code such as protected-mode initialisation
6769 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
6770 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
6771 one, or jumps between different-size segments.
6774 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
6776 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
6777 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
6778 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
6779 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
6780 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
6781 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
6782 instruction you need, since everything before it can be done in pure
6783 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
6785 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
6786 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
6787 segment, so just coding, for example,
6789 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
6791 will not work, since the offset part of the address will be
6792 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
6793 one.
6795 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
6796 generate the required instruction by coding it manually, using
6797 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
6798 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
6800 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
6802 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
6803 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
6804 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
6805 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
6806 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
6807 segment to a 32-bit one.
6809 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
6810 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
6812 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
6814 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
6815 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
6816 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
6819 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
6820 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
6822 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
6823 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
6824 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
6825 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
6826 32-bit segment, or vice versa.
6828 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
6829 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
6830 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
6831 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
6833 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
6834 the address, since any effective address containing a 32-bit
6835 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
6837 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
6838 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
6840 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
6841 instruction and a register) if you already know the precise offset
6842 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
6843 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
6844 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
6846 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
6847 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
6849 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
6851 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
6852 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
6853 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
6855 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
6857 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
6858 which controls the size of the data stored at the address, with the
6859 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
6860 address itself. The two can quite easily be different:
6862 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
6864 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
6865 offset.
6867 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
6868 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
6870 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
6872 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
6873 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
6874 offset), and calls that address.
6877 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
6879 The other way you might want to access data might be using the
6880 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
6881 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
6882 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
6883 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
6885 This is the purpose of NASM's \i\c{a16} and \i\c{a32} prefixes. If
6886 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
6887 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
6888 desired address into \c{ESI} and then code
6890 \c         a32     lodsb
6892 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
6893 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
6894 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
6895 corresponding \c{a16} prefix can be used.
6897 The \c{a16} and \c{a32} prefixes can be applied to any instruction
6898 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
6899 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
6900 instructions with implicit addressing:
6901 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
6902 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
6903 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
6904 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
6905 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
6906 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
6907 Also, the
6908 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
6909 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16} or \c{a32}
6910 prefixes to force a particular one of \c{SP} or \c{ESP} to be used
6911 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
6912 size from the code segment.
6914 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
6915 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
6916 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
6917 give the value of the segment register being manipulated. To force
6918 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
6919 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
6921 \c         o16 push    ss
6922 \c         o16 push    ds
6924 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
6925 registers into the space which would normally be consumed by pushing
6926 one.
6928 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
6929 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
6932 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
6934 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
6935 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
6936 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
6937 write position-independent code for shared libraries.
6939 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
6940 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
6941 registers, which still add their bases.
6943 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
6944 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
6945 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
6946 probably desirable to make that the default, using the directive
6947 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
6949 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
6950 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
6951 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
6952 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
6953 Please see the ABI documentation for your platform.
6955 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
6956 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
6957 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
6958 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
6960 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
6961 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
6962 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
6963 set to zero.
6965 \H{reg64} Register names in 64-bit mode
6967 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
6968 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
6970 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
6971 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
6972 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
6973 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
6975 This is consistent with the AMD documentation and most other
6976 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
6977 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
6978 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
6979 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
6980 as macros.  See the file \i\c{altreg.inc} in the \c{misc} directory of
6981 the NASM source distribution.
6983 \H{id64} Immediates and displacements in 64-bit mode
6985 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
6986 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
6987 immediates to 32 bits.
6989 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
6991 \c      MOV reg64,imm64
6993 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
6994 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
6995 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
6996 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
6997 immediate as \c{DWORD}:
6999 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7000 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7001 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7002 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7004 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7006 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7007 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7008 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7009 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7010 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7011 displacement size as \c{QWORD}:
7013 \c      default abs
7015 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7016 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7017 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7019 \c      default rel
7021 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7022 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7023 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7024 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7026 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7027 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7029 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7031 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7033 \W{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}\c{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}
7035 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7036 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7038 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7039 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7040 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7041 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7042 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7044 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7046 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7047 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7048 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7049 stack, and returned in \c{ST(0)} and \c{ST(1)}.
7051 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7053 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7055 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7057 \c      void foo(long a, double b, int c)
7059 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7061 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7063 The Win64 ABI is described at:
7065 \W{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}\c{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}
7067 What follows is a simplified summary.
7069 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7070 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7071 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7072 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7073 use by the function without saving.
7075 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7077 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7078 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7079 return is \c{XMM0} only.
7081 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7083 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7085 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7087 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7089 \C{trouble} Troubleshooting
7091 This chapter describes some of the common problems that users have
7092 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7093 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7094 that isn't listed here.
7097 \H{problems} Common Problems
7099 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7101 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7102 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7103 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7104 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7105 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7106 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7107 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7108 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7109 optimization with the \c{-On} option (see \k{opt-On}).
7112 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7114 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7115 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7116 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7117 longer.
7119 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7120 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7121 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7122 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7123 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7124 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7125 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7126 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7127 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7128 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7129 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7130 instructions should be generated. See \k{opt-On}.
7133 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7135 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7136 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7137 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7138 sector, people who are used to MASM tend to code
7140 \c         ORG 0
7142 \c         ; some boot sector code
7144 \c         ORG 510
7145 \c         DW 0xAA55
7147 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7148 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7149 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7151 \c         ORG 0
7153 \c         ; some boot sector code
7155 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7156 \c         DW 0xAA55
7158 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7159 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7160 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7161 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7162 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7163 find out what's wrong with it.
7166 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7168 The other common problem with the above code is people who write the
7169 \c{TIMES} line as
7171 \c         TIMES 510-$ DB 0
7173 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7174 the difference between them is also a pure number and can happily be
7175 fed to \c{TIMES}.
7177 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7178 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7179 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7180 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7181 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7182 information back to the expression evaluator. So from the
7183 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7184 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7185 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7186 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7188 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7189 line in the form
7191 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7193 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7194 and so their difference is a pure number. This will solve the
7195 problem and generate sensible code.
7198 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7200 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7201 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7202 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7203 \i\c{bugtracker} at
7204 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7205 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7206 contacts in \k{contact}.
7208 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7209 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7210 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7211 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7212 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7213 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7214 there.
7216 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7217 information:
7219 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7220 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7222 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7223 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7224 you were using the standard distribution binaries out of the
7225 archive. If you were using a locally built executable, try to
7226 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7227 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7230 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7231 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7232 \c{NASMENV} environment variable if any.
7234 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7235 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7236 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7237 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7238 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7239 compiler, what version, and what command line or options you used.
7240 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7241 with the command-line version of the compiler.)
7243 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7244 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7245 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7246 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7247 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7248 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7249 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7250 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7251 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7252 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7253 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7254 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7255 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7257 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7258 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7259 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7260 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7261 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7262 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7263 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7264 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7265 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7266 should be 77 instead'.
7268 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7269 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7270 generates the same file, or whether the problem is related to
7271 portability issues between our development platforms and yours. We
7272 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7273 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7274 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7275 for us.
7277 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7278 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7279 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7280 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7281 differently from us.
7284 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7286                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7288 \H{ndisintro} Introduction
7291 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7292 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7293 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7294 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7295 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7297 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7298 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7299 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7300 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7301 disassembles.
7304 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7306 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7307 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7308 are on a Unix system.
7311 \H{ndisrun} Running NDISASM
7313 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7315 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7317 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7318 provided of course that you remember to specify which it is to work
7319 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7320 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7322 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7323 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7324 summary of command line options.
7327 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7329 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7330 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7331 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7332 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7333 this.
7335 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7336 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7337 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7338 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7339 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7341 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7343 \c        ndisasm -o100h filename.com
7345 will do the trick.
7348 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7350 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7351 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7352 will faithfully plough through the data section, producing machine
7353 instructions wherever it can (although most of them will look
7354 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7355 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7356 Then it will reach the code section.
7358 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7359 instruction from part of the data section, and its file position is
7360 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7361 entirely possible that another spurious instruction will get
7362 generated, starting with the final byte of the data section, and
7363 then the correct first instruction in the code section will not be
7364 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7365 ideal.
7367 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7368 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7369 only handle 8192 sync points internally). The definition of a sync
7370 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7371 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7372 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7373 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7374 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7375 the instructions in your code section.
7377 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7378 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7379 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7382 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7384 rather than
7386 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7388 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7389 to, just by repeating the \c{-s} option.
7392 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7393 \I\c{auto-sync}
7395 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7396 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7397 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7398 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7399 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7400 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7401 needed.
7403 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7404 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7405 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7406 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7408 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7409 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7410 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7411 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7412 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7413 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7414 processed, there isn't much it can do about it...)
7416 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7417 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7418 the register contains) or involves a segment address (in which case
7419 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7420 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7422 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7423 points in all the right places, and save you from having to place
7424 any sync points manually. However, it should be stressed that
7425 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7426 you may still have to place some manually.
7428 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7429 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7430 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7431 options.
7433 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7434 fluke, something in your data section should disassemble to a
7435 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7436 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7437 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7438 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7439 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7440 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7441 suppress disassembly of the data area.
7444 \S{ndisother} Other Options
7446 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7447 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7448 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7449 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7451 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7452 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7453 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7454 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7455 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7456 anyway.
7459 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7461 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7462 possible, should be sent to
7463 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7464 developer's site at
7465 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7466 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7467 new features as well.
7469 \A{inslist} \i{Instruction List}
7471 \H{inslistintro} Introduction
7473 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7474 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7475 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7476  when appropriate, one or more usage flags.
7478 \& inslist.src