doc: fix capitalization
[nasm/nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blob92964d037a85c9c3382a862a9c4c402bf0515ed6
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{-O} \c{-O} 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{-w} \c{-w} option
43 \IR{-y} \c{-y} option
44 \IR{-Z} \c{-Z} option
45 \IR{!=} \c{!=} operator
46 \IR{$, here} \c{$}, Here token
47 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
48 \IR{$$} \c{$$} token
49 \IR{%} \c{%} operator
50 \IR{%%} \c{%%} operator
51 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
52 \IA{%-1}{%+1}
53 \IR{%0} \c{%0} parameter count
54 \IR{&} \c{&} operator
55 \IR{&&} \c{&&} operator
56 \IR{*} \c{*} operator
57 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
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{>>} operator
69 \IR{?} \c{?} MASM syntax
70 \IR{^} \c{^} operator
71 \IR{^^} \c{^^} operator
72 \IR{|} \c{|} operator
73 \IR{||} \c{||} operator
74 \IR{~} \c{~} operator
75 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
76 \IA{%$$}{%$}
77 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
78 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
79 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
80 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
81 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
82 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
83 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
84 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
85 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
86 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
87 variables
88 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
89 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
90 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
91 \IR{autoconf} Autoconf
92 \IR{bin} bin
93 \IR{bitwise and} bitwise AND
94 \IR{bitwise or} bitwise OR
95 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
96 \IR{block ifs} block IFs
97 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
98 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
99 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
100 \IR{bsd} BSD
101 \IR{c calling convention} C calling convention
102 \IR{c symbol names} C symbol names
103 \IA{critical expressions}{critical expression}
104 \IA{command line}{command-line}
105 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
106 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
107 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
108 \IA{character constants}{character constant}
109 \IR{common object file format} Common Object File Format
110 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
111 in \c{elf}
112 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
113 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
114 \IR{declaring structure} declaring structures
115 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
116 \IR{devpac} DevPac
117 \IR{djgpp} DJGPP
118 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
119 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
120 \IR{dos} DOS
121 \IR{dos archive} DOS archive
122 \IR{dos source archive} DOS source archive
123 \IA{effective address}{effective addresses}
124 \IA{effective-address}{effective addresses}
125 \IR{elf} ELF
126 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
127 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
128 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
129 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
130 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
131 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
132 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
133 \IR{freebsd} FreeBSD
134 \IR{freelink} FreeLink
135 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
136 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
137 convention
138 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
139 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
140 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
141 \IR{got} GOT
142 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
143 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
144 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
145 \IR{intel number formats} Intel number formats
146 \IR{linux, elf} Linux, ELF
147 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
148 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
149 \IR{logical and} logical AND
150 \IR{logical or} logical OR
151 \IR{logical xor} logical XOR
152 \IR{masm} MASM
153 \IA{memory reference}{memory references}
154 \IR{minix} Minix
155 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
156 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
157 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
158 \IR{mmx registers} MMX registers
159 \IA{modr/m}{modr/m byte}
160 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
161 \IR{ms-dos} MS-DOS
162 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
163 \IR{multipush} \c{multipush} macro
164 \IR{nan} NaN
165 \IR{nasm version} NASM version
166 \IR{netbsd} NetBSD
167 \IR{omf} OMF
168 \IR{openbsd} OpenBSD
169 \IR{operating system} operating system
170 \IR{os/2} OS/2
171 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
172 \IR{passes} passes, assembly
173 \IR{perl} Perl
174 \IR{pic} PIC
175 \IR{pharlap} PharLap
176 \IR{plt} PLT
177 \IR{plt} \c{PLT} relocations
178 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
179 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
180 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
181 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
182 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
183 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
184 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
185 Object File Format
186 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
187 \IA{repeating}{repeating code}
188 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
189 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
190 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
191 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
192 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
193 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
194 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
195 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
196 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
197 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
198 \IR{shift command} \c{shift} command
199 \IA{sib}{sib byte}
200 \IR{sib byte} SIB byte
201 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
202 \IR{solaris x86} Solaris x86
203 \IA{standard section names}{standardized section names}
204 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
205 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
206 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
207 \IR{tlink} \c{TLINK}
208 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
209 \IR{unicode} Unicode
210 \IR{unix} Unix
211 \IR{utf-8} UTF-8
212 \IR{utf-16} UTF-16
213 \IR{utf-32} UTF-32
214 \IA{sco unix}{unix, sco}
215 \IR{unix, sco} Unix, SCO
216 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
217 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
218 \IA{unix system v}{unix, system v}
219 \IR{unix, system v} Unix, System V
220 \IR{unixware} UnixWare
221 \IR{val} VAL
222 \IR{version number of nasm} version number of NASM
223 \IR{visual c++} Visual C++
224 \IR{www page} WWW page
225 \IR{win32} Win32
226 \IR{win32} Win64
227 \IR{windows} Windows
228 \IR{windows 95} Windows 95
229 \IR{windows nt} Windows NT
230 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
231 \# \IC{program entry point}{start point, program}
232 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
233 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
234 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
237 \C{intro} Introduction
239 \H{whatsnasm} What Is NASM?
241 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
242 for portability and modularity. It supports a range of object file
243 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
244 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
245 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
246 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
247 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
248 strong support for macros.
251 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
253 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
254 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
255 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
256 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
258 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
259 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
261 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
262 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
263 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
264 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
265 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
266 it (properly.)
268 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
269 doesn't seem to have much (or any) documentation.
271 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
272 DOS.
274 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
275 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
276 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
277 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
278 It's expensive too. And it's DOS-only.
280 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
281 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
282 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
283 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
284 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
285 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
286 Again.
289 \S{legal} License Conditions
291 Please see the file \c{COPYING}, supplied as part of any NASM
292 distribution archive, for the \i{license} conditions under which you
293 may use NASM.  NASM is now under the so-called GNU Lesser General
294 Public License, LGPL.
297 \H{contact} Contact Information
299 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
300 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
301 (see below for the link).
302 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
304 NASM has a \i{WWW page} at
305 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}. If it's
306 not there, google for us!
309 The original authors are \i{e\-mail}able as
310 \W{mailto:jules@dsf.org.uk}\c{jules@dsf.org.uk} and
311 \W{mailto:anakin@pobox.com}\c{anakin@pobox.com}.
312 The latter is no longer involved in the development team.
314 \i{New releases} of NASM are uploaded to the official sites
315 \W{http://nasm.sourceforge.net}\c{http://nasm.sourceforge.net}
316 and to
317 \W{ftp://ftp.kernel.org/pub/software/devel/nasm/}\i\c{ftp.kernel.org}
319 \W{ftp://ibiblio.org/pub/Linux/devel/lang/assemblers/}\i\c{ibiblio.org}.
321 Announcements are posted to
322 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
323 \W{news:alt.lang.asm}\i\c{alt.lang.asm} and
324 \W{news:comp.os.linux.announce}\i\c{comp.os.linux.announce}
326 If you want information about NASM beta releases, and the current
327 development status, please subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list
328 by registering at
329 \W{http://sourceforge.net/projects/nasm}\c{http://sourceforge.net/projects/nasm}.
332 \H{install} Installation
334 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
336 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
337 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
338 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
339 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
341 The archive will contain a set of executable files: the NASM
342 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
343 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
344 RDOFF file format.
346 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
347 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
348 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
349 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
350 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
351 under other versions of Windows as well.)
353 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
354 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
355 so you can delete it if you need to save space; however, you may
356 want to keep the documentation or test programs.
358 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
359 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
360 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
361 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
362 the source archive.
364 Note that a number of files are generated from other files by Perl
365 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
366 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
367 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
368 documentation. It is possible future source distributions may not
369 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
370 platforms, including DOS and Windows, are available from
371 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
374 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
376 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
377 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
378 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
379 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
380 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
382 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
383 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
384 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
385 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
386 accordingly.
388 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
389 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
390 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
391 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
392 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
393 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
394 install the programs yourself.
396 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
397 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
398 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
399 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
402 \C{running} Running NASM
404 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
406 To assemble a file, you issue a command of the form
408 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
410 For example,
412 \c nasm -f elf myfile.asm
414 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
416 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
418 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
420 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
421 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
422 to give a listing file name, for example:
424 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
426 To get further usage instructions from NASM, try typing
428 \c nasm -h
430 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
431 are.
433 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
434 or \c{ELF}, type
436 \c file nasm
438 (in the directory in which you put the NASM binary when you
439 installed it). If it says something like
441 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
443 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
444 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
446 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
448 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
449 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
450 and are rare these days.)
452 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
453 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
454 messages.
457 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
459 NASM will normally choose the name of your output file for you;
460 precisely how it does this is dependent on the object file format.
461 For Microsoft object file formats (\i\c{obj} and \i\c{win32}), it
462 will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
463 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
464 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\i\c{aout},
465 \i\c{coff}, \i\c{elf}, \i\c{macho} and \i\c{as86}) it will substitute \c{.o}. For
466 \i\c{rdf}, it will use \c{.rdf}, and for the \i\c{bin} format it
467 will simply remove the extension, so that \c{myfile.asm} produces
468 the output file \c{myfile}.
470 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
471 has the same name as the input file, in which case it will give a
472 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
474 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
475 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
476 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
477 with the name you wish for the output file, either with or without
478 an intervening space. For example:
480 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
481 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
483 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
484 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
487 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
489 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
490 output file format for you itself. In the distribution versions of
491 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
492 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
493 choose what you want the default to be.
495 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
496 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
498 A complete list of the available output file formats can be given by
499 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
502 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
504 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
505 optional space) by a file name, NASM will generate a
506 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
507 code are listed on the left, and the actual source code, with
508 expansions of multi-line macros (except those which specifically
509 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
510 right. For example:
512 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
514 If a list file is selected, you may turn off listing for a 
515 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
516 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user 
517 form" (without the brackets). This can be used to list only 
518 sections of interest, avoiding excessively long listings.
521 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
523 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
524 This can be redirected to a file for further processing. For example:
526 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
529 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
531 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
532 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
533 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
534 dependency list without a prefix.
537 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
539 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
540 output to a file, rather than to stdout.  For example:
542 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
545 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
547 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
548 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
549 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
550 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
551 updated dependencies with every assembly session.  For example:
553 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
556 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
558 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
559 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
560 specified by the \c{-o} option.
563 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
565 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
566 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
567 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
568 quotable in Make.
571 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
573 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
574 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
575 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
576 file has been removed.
579 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
581 This option is used to select the format of the debug information
582 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
583 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
584 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
585 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
586 if \c{-F} is specified.
588 A complete list of the available debug file formats for an output
589 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
590 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
592 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which 
593 is not built into NASM by default. For information on how
594 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
597 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
599 This option can be used to generate debugging information in the specified
600 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting 
601 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
602 If no debug information is currently implemented in the selected output 
603 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
606 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
608 This option can be used to select an error reporting format for any 
609 error messages that might be produced by NASM.
611 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
612 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is 
613 the default and looks like this:
615 \c filename.asm:65: error: specific error message 
617 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
618 error was detected, \c{65} is the source file line number on which 
619 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
620 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
621 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
623 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
624 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
626 \c filename.asm(65) : error: specific error message
628 where the only difference is that the line number is in parentheses
629 instead of being delimited by colons.  
631 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
633 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
635 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
636 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
637 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
638 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
639 example) you want to load them into an editor.
641 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
642 which causes errors to be sent to the specified files rather than
643 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
644 the errors into a file by typing
646 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
648 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
649 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
650 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
652 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
654 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
655 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
656 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
657 program, you can type:
659 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
661 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
664 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
666 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
667 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
668 search for the given file not only in the current directory, but also
669 in any directories specified on the command line by the use of the
670 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
671 library}, for example, by typing
673 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
675 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
676 optional).
678 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
679 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
680 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
681 prepended exactly as written to the name of the include file.
682 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
683 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
685 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
686 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
687 to search for the file \c{foobar.i}...)
689 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
690 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
691 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
692 \k{nasmenv}).
694 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
695 be specified as \c{-I}.
698 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
700 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
701 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
702 option. So running
704 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
706 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
707 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
709 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
710 option can also be specified as \c{-P}.
713 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
715 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
716 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
717 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
718 could code
720 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
722 as an alternative to placing the directive
724 \c %define FOO 100
726 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
727 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
728 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
729 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
730 \c{-dDEBUG}.
732 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
733 be specified as \c{-D}.
736 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
738 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
739 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
740 option specified earlier on the command lines.
742 For example, the following command line:
744 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
746 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
747 program. This is useful to override options specified at a different
748 point in a Makefile.
750 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
751 be specified as \c{-U}.
754 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
756 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
757 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
758 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
759 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
760 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
761 if the \c{-o} option is also used).
763 This option cannot be applied to programs which require the
764 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
765 which depend on the values of symbols: so code such as
767 \c %assign tablesize ($-tablestart)
769 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
771 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
772 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
773 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
775 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
777 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
778 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
779 completely and assume the compiler has already done it, to save time
780 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
781 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
782 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
785 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
787 NASM defaults to not optimizing operands which can fit into a signed byte.
788 This means that if you want the shortest possible object code,
789 you have to enable optimization.
791 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
792 levels of optimization.  The syntax is:
794 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
795         if a short form is not specified, except conditional jumps.
796         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
798 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
799         which will fit in a signed byte are optimized,
800         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
801         to the long form unless otherwise specified.
803 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
804         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
805         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
806         has been used (see \k{strict}).  For compatability with earlier
807         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
808         one. This number has no effect on the actual number of passes.
810 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses.
812 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
813 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
816 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
818 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
819 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
821 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
823 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
824 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
825 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
826 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
827 Note that you lose the ability to override the default address type for
828 the instruction.
830 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
831 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
832 \c{include}, \c{local})
834 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
836 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
837 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
838 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
839 conditions are reported like errors, but come up with the word
840 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
841 generating an output file and returning a success status to the
842 operating system.
844 Some conditions are even less severe than that: they are only
845 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
846 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
847 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
848 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
849 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
850 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
852 The \i{suppressible warning} classes are:
854 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
855 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
856 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
857 you might want to disable it.
859 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This 
860 warning class is disabled by default.
862 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
863 parameters than optional parameters. This warning class
864 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
866 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
867 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
868 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
869 see \k{syntax} for more information.
871 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
872 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
874 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations 
875 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this. 
876 This warning class is disabled by default.
878 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
879 Enabled by default.
881 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
882 Disabled by default.
884 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
885 Disabled by default.
887 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
888 Enabled by default.
890 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
891 Enabled by default.
893 \b \i\c{error} causes warnings to be treated as errors.  Disabled by
894 default.
896 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes (not
897 including \c{error}).  Thus, \c{-w+all} enables all available warnings.
899 In addition, you can set warning classes across sections.
900 Warning classes may be enabled with \i\c{[warning +warning-name]},
901 disabled with \i\c{[warning -warning-name]} or reset to their
902 original value with \i\c{[warning *warning-name]}. No "user form"
903 (without the brackets) exists.
905 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
906 \c{-Wwarning} and \c{-Wno-warning} instead of \c{-w+warning} and
907 \c{-w-warning}, respectively.
910 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
912 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
913 and the date on which it was compiled.
915 You will need the version number if you report a bug.
917 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
919 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available 
920 debug info formats for the given output format. The default format 
921 is indicated by an asterisk. For example:
923 \c nasm -f elf -y
925 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
926 \c   ('*' denotes default):
927 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
928 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
931 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
933 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append 
934 (respectively) the given argument to all \c{global} or
935 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the 
936 underscore to all global and external variables, as C sometimes 
937 (but not always) likes it.
940 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
942 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
943 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
944 processed before the real command line. You can use this to define
945 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
946 options in the \c{NASMENV} variable.
948 The value of the variable is split up at white space, so that the
949 value \c{-s -ic:\\nasmlib} will be treated as two separate options.
950 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
951 what you might want, because it will be split at the space and the
952 NASM command-line processing will get confused by the two
953 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
955 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
956 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
957 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
958 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
959 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib} is equivalent to setting it to \c{-s
960 -ic:\\nasmlib}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
962 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
963 changed with version 0.98.31.
966 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
968 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
969 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
970 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
971 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
972 skipping this section.
975 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
977 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
978 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
979 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
980 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
981 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
982 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
983 will distinguish between labels differing only in case.
986 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
988 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
989 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
990 practical, for the user to look at a single line of NASM code
991 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
992 if you declare, for example,
994 \c foo     equ     1
995 \c bar     dw      2
997 then the two lines of code
999 \c         mov     ax,foo
1000 \c         mov     ax,bar
1002 generate completely different opcodes, despite having
1003 identical-looking syntaxes.
1005 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1006 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1007 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1008 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1009 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1010 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1011 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1012 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1014 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1015 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1016 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1017 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1018 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1019 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1021 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1022 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1023 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1024 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1025 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1026 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1027 \e{everything} is a label.
1029 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1030 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1031 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1032 portion outside square brackets and another portion inside. The
1033 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1034 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1037 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1039 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1040 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1041 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1042 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1043 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1044 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1045 \c{mov word [var],2}.
1047 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1048 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1049 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1050 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1051 the strings being manipulated.
1054 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1056 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1057 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1058 choose to put in your segment registers, and will never
1059 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1062 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1064 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1065 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1066 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1067 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1068 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1069 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1070 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1071 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1072 track of which external variable definitions are far and which are
1073 near.
1076 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1078 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1079 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1080 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1081 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1083 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1084 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1085 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1086 on a misunderstanding by the authors.
1089 \S{qsother} Other Differences
1091 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1092 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1094 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1095 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1096 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1097 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1098 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1099 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1100 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1102 In addition to all of this, macros and directives work completely
1103 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1104 details.
1107 \C{lang} The NASM Language
1109 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1111 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1112 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1113 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1115 \c label:    instruction operands        ; comment
1117 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1118 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1119 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1120 presence and nature of the instruction field.
1122 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1123 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1124 backslash-ended line.
1126 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1127 have white space before them, or instructions may have no space
1128 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1129 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1130 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1131 valid source line which does nothing but define a label. Running
1132 NASM with the command-line option
1133 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1134 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1136 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1137 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1138 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1139 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1140 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1141 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1142 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1143 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1144 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of 
1145 an identifier is 4095 characters.
1147 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1148 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1149 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1150 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1151 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1152 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1153 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1154 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1155 override}segment register as an instruction prefix: coding
1156 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1157 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1158 syntactic features of the language, but for instructions such as
1159 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1160 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1161 \c{es lodsb}.
1163 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1164 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1165 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1167 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1168 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1170 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1171 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1172 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1173 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1174 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1175 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1177 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1178 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1179 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1180 \# Details of
1181 \# all forms of each supported instruction are given in
1182 \# \k{iref}.
1183 For example, you can code:
1185 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1186 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1188 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1189 \c         fadd    to st1          ; so does this
1191 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1192 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1193 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1196 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1198 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1199 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1200 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1201 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1202 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1203 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1204 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1205 prefix.
1208 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1210 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1211 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1212 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1213 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1215 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1216 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1217 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1218 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1219 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1220 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1221 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1222 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1223 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1224 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1225 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1226 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1227 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1229 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1232 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1234 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1235 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1236 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1237 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1238 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1239 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1240 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1241 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1242 expression}: see \k{crit}.
1244 For example:
1246 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1247 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1248 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1249 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1251 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1253 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1254 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1255 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1256 directly into a game executable file. It can be called in one of
1257 these three ways:
1259 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1260 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1261 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1262 \c                                    ; actually include at most 512
1264 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1265 macro version searches for the file in the include file search path
1266 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1267 overridden if desired.
1270 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1272 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1273 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1274 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1275 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1276 example,
1278 \c message         db      'hello, world'
1279 \c msglen          equ     $-message
1281 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1282 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1283 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1284 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1285 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1286 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1289 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1291 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1292 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1293 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1294 code
1296 \c zerobuf:        times 64 db 0
1298 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1299 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1300 \e{expression}, so you can do things like
1302 \c buffer: db      'hello, world'
1303 \c         times 64-$+buffer db ' '
1305 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1306 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1307 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1309 \c         times 100 movsb
1311 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1312 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1313 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1315 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1317 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1318 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1319 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1320 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1321 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1324 \H{effaddr} Effective Addresses
1326 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1327 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1328 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1329 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1330 example:
1332 \c wordvar dw      123
1333 \c         mov     ax,[wordvar]
1334 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1335 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1337 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1338 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1340 More complicated effective addresses, such as those involving more
1341 than one register, work in exactly the same way:
1343 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1344 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1346 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1347 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1348 all right:
1350 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1351 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1353 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1354 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1355 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1356 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1357 generate the latter on the grounds that the former requires four
1358 bytes to store a zero offset.
1360 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1361 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1362 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1363 default segment registers.
1365 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1366 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1367 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1368 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1369 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1370 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1371 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1372 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1373 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1374 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1375 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1377 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1378 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1379 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1380 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1381 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1382 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1383 the offset to be lost.
1385 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1386 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1387 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1388 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1389 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1390 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1392 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1393 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1394 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1395 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1398 \H{const} \i{Constants}
1400 NASM understands four different types of constant: numeric,
1401 character, string and floating-point.
1404 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1406 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1407 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1408 suffix \c{H}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} for \i{hex}, \i{octal} and \i{binary},
1409 or you can prefix \c{0x} for hex in the style of C, or you can
1410 prefix \c{$} for hex in the style of Borland Pascal. Note, though,
1411 that the \I{$, prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on
1412 identifiers (see \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$}
1413 sign must have a digit after the \c{$} rather than a letter.
1415 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1416 up long strings.
1418 Some examples:
1420 \c         mov     ax,100          ; decimal
1421 \c         mov     ax,0a2h         ; hex
1422 \c         mov     ax,$0a2         ; hex again: the 0 is required
1423 \c         mov     ax,0xa2         ; hex yet again
1424 \c         mov     ax,777q         ; octal
1425 \c         mov     ax,777o         ; octal again
1426 \c         mov     ax,10010011b    ; binary
1427 \c         mov     ax,1001_0011b   ; same binary constant
1430 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1432 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1433 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1434 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1435 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1436 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1437 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1438 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1441 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1443 \c       \'          single quote (')
1444 \c       \"          double quote (")
1445 \c       \`          backquote (`)
1446 \c       \\\          backslash (\)
1447 \c       \?          question mark (?)
1448 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1449 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1450 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1451 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1452 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1453 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1454 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1455 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1456 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1457 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1458 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1459 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1461 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1462 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1463 sequence.
1465 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1466 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1468 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1469 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1470 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1473 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1475 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1476 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1478 A character constant with more than one byte will be arranged
1479 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1481 \c           mov eax,'abcd'
1483 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1484 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1485 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1486 the sense of character constants understood by the Pentium's
1487 \i\c{CPUID} instruction.
1490 \S{strconst} \i{String Constants}
1492 String constants are character strings used in the context of some
1493 pseudo-instructions, namely the
1494 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1495 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1496 certain preprocessor directives.
1498 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1499 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1500 for the conditions. So the following are equivalent:
1502 \c       db    'hello'               ; string constant
1503 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1505 And the following are also equivalent:
1507 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1508 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1509 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1511 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1512 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1513 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1514 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1515 or four-character constants are treated as strings when they are
1516 operands to \c{DW}, and so forth.
1518 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1520 The special operators \i\c{__utf16__} and \i\c{__utf32__} allows
1521 definition of Unicode strings.  They take a string in UTF-8 format and
1522 converts it to (littleendian) UTF-16 or UTF-32, respectively.
1524 For example:
1526 \c %define u(x) __utf16__(x)
1527 \c %define w(x) __utf32__(x)
1529 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1530 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1532 \c{__utf16__} and \c{__utf32__} can be applied either to strings
1533 passed to the \c{DB} family instructions, or to character constants in
1534 an expression context.  
1536 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1538 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1539 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1540 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1541 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1542 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1543 \i\c{__float128h__}.
1545 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1546 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1547 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1548 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1549 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.  NASM also
1550 support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x}, hexadecimal
1551 digits, period, optionally more hexadeximal digits, then optionally a
1552 \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent in decimal
1553 notation.
1555 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1556 floating-point constants as well.
1558 Some examples:
1560 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1561 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1562 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1563 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1564 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1565 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1566 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1567 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1568 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1569 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1570 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1572 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1573 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1574 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1575 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1576 called a "\i{minifloat}."
1578 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1579 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1580 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1581 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1582 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1583 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1584 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1585 floating-point number, respectively.
1587 For example:
1589 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1591 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1592 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1594 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1596 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1597 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1598 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1599 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1600 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1601 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1602 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1603 of floating-point routines, which would significantly increase the
1604 size of the assembler for very little benefit.
1606 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1607 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1608 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1609 respectively.  These are normally used as macros:
1611 \c %define Inf __Infinity__
1612 \c %define NaN __QNaN__
1614 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1616 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1618 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1619 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1620 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1622 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1623 digits.
1625 For example:
1627 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1628 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1629 \c       dt +0p33
1630 \c       dt 33p
1633 \H{expr} \i{Expressions}
1635 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1636 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1637 appropriate size.
1639 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1640 calculations to involve the current assembly position: the
1641 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1642 position at the beginning of the line containing the expression; so
1643 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1644 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1645 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1647 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1648 increasing order of \i{precedence}.
1651 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1653 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1654 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1655 arithmetic operator supported by NASM.
1658 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1660 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1663 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1665 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1668 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1670 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1671 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1672 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1673 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1674 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1677 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1678 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1680 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1681 subtraction.
1684 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1685 \i{Multiplication} and \i{Division}
1687 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1688 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1689 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1690 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1691 \i{signed modulo} operators respectively.
1693 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1694 operation of the signed modulo operator.
1696 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1697 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1698 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1701 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1702 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1704 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1705 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1706 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1707 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1708 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1709 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1712 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1714 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1715 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1716 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1717 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1719 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1720 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1721 the symbol makes sense. So the code
1723 \c         mov     ax,seg symbol
1724 \c         mov     es,ax
1725 \c         mov     bx,symbol
1727 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1729 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1730 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1731 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1732 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1733 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1735 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1736 \c         mov     es,ax
1737 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1739 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1740 pointer to the symbol \c{symbol}.
1742 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1743 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1744 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1745 could code either of
1747 \c         call    (seg procedure):procedure
1748 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1750 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1751 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1752 practice.)
1754 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1755 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1756 to \c{CALL} in these examples.
1758 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1759 must code
1761 \c         dw      symbol, seg symbol
1763 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1764 invent one using the macro processor.
1767 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1769 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1770 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1771 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD} or \c{YWORD}), but will
1772 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1773 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1774 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1775 in \c{BITS 16} mode,
1777 \c         push dword 33
1779 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1781 \c         push strict dword 33
1783 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1784 21 00 00 00}.
1786 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1787 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1790 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1792 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1793 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1794 called \e{Critical Expressions}.
1796 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1797 code and data, so that the second pass, when generating all the
1798 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1799 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1800 symbol declared after the code in question. For example,
1802 \c         times (label-$) db 0
1803 \c label:  db      'Where am I?'
1805 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1806 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1807 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1808 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1809 code
1811 \c         times (label-$+1) db 0
1812 \c label:  db      'NOW where am I?'
1814 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1815 wrong!
1817 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1818 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1819 value is required to be computable in the first pass, and which must
1820 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1821 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1823 \H{locallab} \i{Local Labels}
1825 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1826 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1827 label, which means that it is associated with the previous non-local
1828 label. So, for example:
1830 \c label1  ; some code
1832 \c .loop
1833 \c         ; some more code
1835 \c         jne     .loop
1836 \c         ret
1838 \c label2  ; some code
1840 \c .loop
1841 \c         ; some more code
1843 \c         jne     .loop
1844 \c         ret
1846 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1847 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1848 are kept separate by virtue of each being associated with the
1849 previous non-local label.
1851 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1852 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1853 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1854 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1855 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1856 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1857 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1858 to, you could write
1860 \c label3  ; some more code
1861 \c         ; and some more
1863 \c         jmp label1.loop
1865 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1866 define a label which can be referenced from anywhere but which
1867 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1868 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1869 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1870 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1871 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1872 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1873 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1874 to the local label mechanism. So you could code
1876 \c label1:                         ; a non-local label
1877 \c .local:                         ; this is really label1.local
1878 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1879 \c label2:                         ; another non-local label
1880 \c .local:                         ; this is really label2.local
1882 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1884 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1885 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1886 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}).
1889 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1891 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1892 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1893 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1894 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1895 sign.
1897 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1898 character into a single line.  Thus:
1900 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1901 \c         THIS_VALUE
1903 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1904 sequence.
1906 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1908 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1910 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1911 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1912 things like
1914 \c %define ctrl    0x1F &
1915 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1917 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1919 which will expand to
1921 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1923 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1924 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1925 not at definition time. Thus the code
1927 \c %define a(x)    1+b(x)
1928 \c %define b(x)    2*x
1930 \c         mov     ax,a(8)
1932 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1933 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1935 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1936 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1937 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1938 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1939 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1940 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1941 \c{bar}.
1943 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1944 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
1945 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
1946 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
1947 Hence, if you code
1949 \c %define a(x)    1+a(x)
1951 \c         mov     ax,a(3)
1953 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
1954 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
1955 for an example of its use.
1957 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
1958 macros: if you write
1960 \c %define foo(x)   1+x
1961 \c %define foo(x,y) 1+x*y
1963 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
1964 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
1965 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
1966 you define
1968 \c %define foo bar
1970 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
1971 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
1972 \e{with} parameters, and vice versa.
1974 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
1975 perfectly well define a macro with
1977 \c %define foo bar
1979 and then re-define it later in the same source file with
1981 \c %define foo baz
1983 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
1984 according to the most recent definition. This is particularly useful
1985 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
1987 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
1988 the NASM command line: see \k{opt-d}.
1991 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
1993 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
1994 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
1995 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
1996 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
1997 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
1999 Suppose you have the following code:
2001 \c %define  isTrue  1
2002 \c %define  isFalse isTrue
2003 \c %define  isTrue  0
2005 \c val1:    db      isFalse
2007 \c %define  isTrue  1
2009 \c val2:    db      isFalse
2011 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2012 This is because, when a single-line macro is defined using
2013 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2014 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2015 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2016 time it is 1.
2018 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2019 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2020 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2022 \c %xdefine isTrue  1
2023 \c %xdefine isFalse isTrue
2024 \c %xdefine isTrue  0
2026 \c val1:    db      isFalse
2028 \c %xdefine isTrue  1
2030 \c val2:    db      isFalse
2032 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2033 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2034 the time that \c{isFalse} was defined.
2037 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2039 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2040 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2041 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2042 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2044 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value 
2046 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2047 select between them.  Similarly, the two statements:
2049 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2050 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2052 have, in fact, exactly the same effect.
2055 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2057 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2058 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2059 several similar macros that perform similar functions.
2061 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2062 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2064 As an example, consider the following:
2066 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2068 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2069 \c         .COM1addr       RESW    1
2070 \c         .COM2addr       RESW    1
2071 \c         ; ..and so on
2072 \c endstruc
2074 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2075 we can end up with:
2077 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2078 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2080 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2081 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2083 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2085 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2087 Now the above code can be written as:
2089 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2090 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2092 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2093 in turn, reduce typing errors).
2096 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2098 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2099 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2100 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2101 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2102 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2103 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2105 For example:
2107 \c %idefine Foo mov %?,%??
2109 \c         foo
2110 \c         FOO
2112 will expand to:
2114 \c         mov foo,Foo
2115 \c         mov FOO,Foo
2117 The sequence:
2119 \c %idefine keyword $%?
2121 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2122 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2124 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2127 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2129 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2130 example, the following sequence:
2132 \c %define foo bar
2133 \c %undef  foo
2135 \c         mov     eax, foo
2137 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2138 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2140 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2141 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2142 \k{opt-u}.
2145 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2147 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2148 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2149 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2150 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2152 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2153 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2154 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2155 \c{%assign} directive is processed.
2157 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2158 later, so you can do things like
2160 \c %assign i i+1
2162 to increment the numeric value of a macro.
2164 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2165 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2166 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2168 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2169 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2170 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2171 involving a register).
2174 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2176 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2177 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2178 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2179 before definition.
2181 For example:
2183 \c %defstr test TEST
2185 is equivalent to
2187 \c %define test 'TEST'
2189 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2190 \k{getenv}):
2192 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2195 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2197 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2198 supports two simple string handling macro operators from which
2199 more complex operations can be constructed.
2201 All the string operators define or redefine a value (either a string
2202 or a numeric value) to a single-line macro.
2204 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2206 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2207 a single-line macro.  In doing so, it may change the type of quotes
2208 and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings in order to
2209 make sure the string is still a valid quoted string.
2211 For example:
2213 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2215 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2216 Similarly:
2218 \c %strcat beta '"', "'"
2220 ... would assign the value \c{`"'`} to \c{beta}.
2222 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2225 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2227 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2228 For example:
2230 \c %strlen charcnt 'my string'
2232 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2233 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2234 was a literal string but it could also have been a single-line
2235 macro that expands to a string, as in the following example:
2237 \c %define sometext 'my string'
2238 \c %strlen charcnt sometext
2240 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2241 assigned the value of 9.
2244 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2246 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2247 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2248 than the description:
2250 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2251 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2252 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2253 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2254 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2255 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2257 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2258 single-line macro to be created and the second is the string. The
2259 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2260 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2261 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2262 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2263 values out of range result in an empty string.  A negative length
2264 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2265 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2268 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2270 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2271 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2272 this.
2274 \c %macro  prologue 1
2276 \c         push    ebp
2277 \c         mov     ebp,esp
2278 \c         sub     esp,%1
2280 \c %endmacro
2282 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2283 invoke the macro with a call such as
2285 \c myfunc:   prologue 12
2287 which would expand to the three lines of code
2289 \c myfunc: push    ebp
2290 \c         mov     ebp,esp
2291 \c         sub     esp,12
2293 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2294 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2295 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2296 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2297 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2298 \c{%3} and so on.
2300 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2301 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2303 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2304 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2305 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2306 things like
2308 \c %macro  silly 2
2310 \c     %2: db      %1
2312 \c %endmacro
2314 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2315 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2316 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2319 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2321 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2322 defining the same macro name several times with different numbers of
2323 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2324 parameters at all. So you could define
2326 \c %macro  prologue 0
2328 \c         push    ebp
2329 \c         mov     ebp,esp
2331 \c %endmacro
2333 to define an alternative form of the function prologue which
2334 allocates no local stack space.
2336 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2337 instruction; for example, you might want to define
2339 \c %macro  push 2
2341 \c         push    %1
2342 \c         push    %2
2344 \c %endmacro
2346 so that you could code
2348 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2349 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2351 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2352 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2353 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2354 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2355 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2356 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2359 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2361 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2362 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2363 calling the same macro multiple times will use a different label
2364 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2365 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2366 flag is set by doing this:
2368 \c %macro  retz 0
2370 \c         jnz     %%skip
2371 \c         ret
2372 \c     %%skip:
2374 \c %endmacro
2376 You can call this macro as many times as you want, and every time
2377 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2378 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2379 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2380 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2381 interfering with the local label mechanism, as described in
2382 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2383 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2384 they interfere with macro-local labels.
2387 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2389 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2390 command line into one parameter definition, possibly after
2391 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2392 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2393 you might want to be able to write
2395 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2397 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2398 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2399 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2400 the last defined one along with the separating commas. So if you
2401 code:
2403 \c %macro  writefile 2+
2405 \c         jmp     %%endstr
2406 \c   %%str:        db      %2
2407 \c   %%endstr:
2408 \c         mov     dx,%%str
2409 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2410 \c         mov     bx,%1
2411 \c         mov     ah,0x40
2412 \c         int     0x21
2414 \c %endmacro
2416 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2417 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2418 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2419 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2420 \c{db}.
2422 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2423 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2424 \c{%macro} line.
2426 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2427 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2428 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2429 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2430 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2431 into account when overloading macros, and will not allow you to
2432 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2433 example).
2435 Of course, the above macro could have been implemented as a
2436 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2437 look like
2439 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2441 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2442 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2443 definition.
2445 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2448 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2450 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2451 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2452 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2454 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2456 \c         writefile 2,%1
2457 \c         mov     ax,0x4c01
2458 \c         int     0x21
2460 \c %endmacro
2462 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2463 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2464 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2465 called with no parameters, in which case it will use the default
2466 error message supplied in the macro definition.
2468 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2469 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2470 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2471 optional ones. So if a macro definition began with the line
2473 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2475 then it could be called with between one and three parameters, and
2476 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2477 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2478 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2480 You can provide extra information to a macro by providing
2481 too many default parameters:
2483 \c %macro quux 1 something
2485 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2486 more information.
2487 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2488 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2489 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2490 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2491 when the macro is defined, not when it is expanded.
2493 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2494 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2495 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2496 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2497 parameters were really passed to the macro call.
2499 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2500 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2501 and more useful, by changing the first line of the definition to
2503 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2505 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2506 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2507 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2510 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2512 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2513 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2514 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2515 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2516 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2517 Examples are given in \k{rotate}.
2520 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2522 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2523 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2524 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2525 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2526 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2527 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2529 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2530 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2531 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2532 argument list reappear on the right, and vice versa.
2534 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2535 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2536 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2537 parameters are rotated to the right.
2539 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2540 restore a set of registers might work as follows:
2542 \c %macro  multipush 1-*
2544 \c   %rep  %0
2545 \c         push    %1
2546 \c   %rotate 1
2547 \c   %endrep
2549 \c %endmacro
2551 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2552 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2553 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2554 one place to the left, so that the original second argument is now
2555 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2556 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2557 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2559 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2560 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2561 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2563 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2564 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2565 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2566 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2567 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2568 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2569 order from the one in which they were pushed.
2571 This can be done by the following definition:
2573 \c %macro  multipop 1-*
2575 \c   %rep %0
2576 \c   %rotate -1
2577 \c         pop     %1
2578 \c   %endrep
2580 \c %endmacro
2582 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2583 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2584 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2585 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2586 iterated through in reverse order.
2589 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2591 NASM can concatenate macro parameters on to other text surrounding
2592 them. This allows you to declare a family of symbols, for example,
2593 in a macro definition. If, for example, you wanted to generate a
2594 table of key codes along with offsets into the table, you could code
2595 something like
2597 \c %macro keytab_entry 2
2599 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2600 \c                 db      %2
2602 \c %endmacro
2604 \c keytab:
2605 \c           keytab_entry F1,128+1
2606 \c           keytab_entry F2,128+2
2607 \c           keytab_entry Return,13
2609 which would expand to
2611 \c keytab:
2612 \c keyposF1        equ     $-keytab
2613 \c                 db     128+1
2614 \c keyposF2        equ     $-keytab
2615 \c                 db      128+2
2616 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2617 \c                 db      13
2619 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2620 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2622 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2623 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2624 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2625 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2626 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2627 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2628 (literal text to be concatenated to the parameter).
2630 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2631 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2632 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2633 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2634 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2635 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2636 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2637 real names of macro-local labels means that the two usages
2638 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2639 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2641 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2644 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2646 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2647 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2648 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2649 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2650 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2651 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2652 condition code.
2654 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2655 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2656 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2657 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2659 \c %macro  retc 1
2661 \c         j%-1    %%skip
2662 \c         ret
2663 \c   %%skip:
2665 \c %endmacro
2667 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2668 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2669 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2670 \c{JPE}.
2672 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2673 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2674 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2675 because no inverse condition code exists.
2678 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2680 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2681 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2682 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2683 see which instructions in the macro expansion are generating what
2684 code; however, for some macros this clutters the listing up
2685 unnecessarily.
2687 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2688 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2689 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2690 the number of parameters, like this:
2692 \c %macro foo 1.nolist
2694 Or like this:
2696 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2698 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2700 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2701 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2702 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2703 that argument specification.
2705 For example:
2707 \c %macro foo 1-3
2708 \c         ; Do something
2709 \c %endmacro
2710 \c %unmacro foo 1-3
2712 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2714 \c %unmacro bar 1-3
2715 \c         ; Do something
2716 \c %endmacro
2717 \c %unmacro bar 1
2719 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2720 specification does not match exactly.
2722 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2724 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2725 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2726 syntax of this feature looks like this:
2728 \c %if<condition>
2729 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2730 \c %elif<condition2>
2731 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2732 \c %else
2733 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2734 \c %endif
2736 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2738 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2739 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2741 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2742 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2743 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2744 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2746 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2747 single-line macro existence}
2749 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2750 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2751 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2752 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2754 For example, when debugging a program, you might want to write code
2755 such as
2757 \c           ; perform some function
2758 \c %ifdef DEBUG
2759 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2760 \c %endif
2761 \c           ; go and do something else
2763 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2764 version of the program which produced debugging messages, and remove
2765 the option to generate the final release version of the program.
2767 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2768 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2769 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2770 \i\c{%elifndef}.
2773 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2774 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2776 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2777 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2779 For example, you may be working with a large project and not have control
2780 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2781 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2782 does exist.
2784 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2785 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2787 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2789 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2791 \c %else
2793 \c      %macro MyMacro 1-3
2795 \c              ; insert code to define the macro
2797 \c      %endmacro
2799 \c %endif
2801 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2802 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2803 conflict.
2805 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2806 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2807 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2810 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2811 stack}
2813 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2814 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2815 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2816 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2817 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2819 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2820 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2823 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2824 arbitrary numeric expressions}
2826 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2827 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2828 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2829 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2830 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2832 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2833 a critical expression (see \k{crit}).
2835 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2836 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2837 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2838 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2839 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2840 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2841 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2842 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2843 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2844 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2845 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2846 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2847 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2848 for true and 0 for false.
2850 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2851 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2853 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2854 Identity\I{testing, exact text identity}
2856 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2857 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2858 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2859 Differences in white space are not counted.
2861 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2863 For example, the following macro pushes a register or number on the
2864 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2866 \c %macro  pushparam 1
2868 \c   %ifidni %1,ip
2869 \c         call    %%label
2870 \c   %%label:
2871 \c   %else
2872 \c         push    %1
2873 \c   %endif
2875 \c %endmacro
2877 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2878 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2879 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2880 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2882 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
2883 Types\I{testing, token types}
2885 Some macros will want to perform different tasks depending on
2886 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
2887 example, a string output macro might want to be able to cope with
2888 being passed either a string constant or a pointer to an existing
2889 string.
2891 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
2892 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
2893 the first token in the parameter exists and is an identifier.
2894 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
2895 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
2897 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2898 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
2900 \c %macro writefile 2-3+
2902 \c   %ifstr %2
2903 \c         jmp     %%endstr
2904 \c     %if %0 = 3
2905 \c       %%str:    db      %2,%3
2906 \c     %else
2907 \c       %%str:    db      %2
2908 \c     %endif
2909 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
2910 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
2911 \c   %else
2912 \c                 mov     dx,%2
2913 \c                 mov     cx,%3
2914 \c   %endif
2915 \c                 mov     bx,%1
2916 \c                 mov     ah,0x40
2917 \c                 int     0x21
2919 \c %endmacro
2921 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
2922 the following two ways:
2924 \c         writefile [file], strpointer, length
2925 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
2927 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
2928 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
2929 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
2930 it itself and works out the address and length for itself.
2932 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
2933 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
2934 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
2935 which case, all but the first two would be lumped together into
2936 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
2938 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
2939 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
2940 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
2941 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
2943 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
2945 Some macros will want to do different things depending on if it is
2946 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
2947 versus a multi-token sequence.
2949 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
2950 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
2951 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
2953 For example:
2955 \c %iftoken 1
2957 will assemble the subsequent code, but
2959 \c %iftoken -1
2961 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
2962 \c{-}, and the number \c{1}.
2964 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
2965 variants are also provided.
2967 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
2969 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
2970 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
2971 any tokens at all, whitespace excepted.
2973 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
2974 variants are also provided.
2976 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
2978 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
2979 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
2980 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
2981 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
2983 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
2984 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
2985 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
2986 replicated as many times as specified by the preprocessor:
2988 \c %assign i 0
2989 \c %rep    64
2990 \c         inc     word [table+2*i]
2991 \c %assign i i+1
2992 \c %endrep
2994 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
2995 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
2996 \c{[table+126]}.
2998 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
2999 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3000 terminate the loop, like this:
3002 \c fibonacci:
3003 \c %assign i 0
3004 \c %assign j 1
3005 \c %rep 100
3006 \c %if j > 65535
3007 \c     %exitrep
3008 \c %endif
3009 \c         dw j
3010 \c %assign k j+i
3011 \c %assign i j
3012 \c %assign j k
3013 \c %endrep
3015 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3017 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3018 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3019 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3020 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3021 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3022 be gradually used up and other applications to start crashing.
3025 \H{files} Source Files and Dependencies
3027 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3029 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files} 
3031 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3032 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3033 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3035 \c %include "macros.mac"
3037 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3038 file containing the \c{%include} directive.
3040 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3041 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3042 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3043 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3044 line using the \c{-i} option.
3046 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3047 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3048 the form
3050 \c %ifndef MACROS_MAC
3051 \c     %define MACROS_MAC
3052 \c     ; now define some macros
3053 \c %endif
3055 then including the file more than once will not cause errors,
3056 because the second time the file is included nothing will happen
3057 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3059 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3060 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3061 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3064 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3066 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3067 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3068 be the include-path-resolved verson of the filename, if the file
3069 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3071 For example,
3073 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3075 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3076 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3079 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3081 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3082 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3083 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3085 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3086 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3087 \c{INCBIN} directive looks like:
3089 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3090 \c %pathsearch dep %1
3091 \c %depend dep
3092 \c         incbin dep,%2
3093 \c %endmacro
3095 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3096 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3097 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3100 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3102 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3103 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3104 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3105 described in \k{macropkg}.
3107 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3108 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3109 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3110 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3112 \c %use altreg
3113 \c %use 'altreg'
3115 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3116 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3117 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3119 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3121 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3122 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3123 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3124 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3125 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3126 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3127 able to nest these loops.
3129 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3130 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3131 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3132 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3133 define labels that are local to a particular context on the stack.
3136 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3137 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3139 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3140 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3141 which is the name of the context. For example:
3143 \c %push    foobar
3145 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3146 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3147 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3148 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3149 single macro definition.)
3151 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3152 context from the context stack and destroys it, along with any
3153 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3154 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3157 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3159 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3160 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3161 is used to define a label which is local to the context on the top
3162 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3163 above could be implemented by means of:
3165 \c %macro repeat 0
3167 \c     %push   repeat
3168 \c     %$begin:
3170 \c %endmacro
3172 \c %macro until 1
3174 \c         j%-1    %$begin
3175 \c     %pop
3177 \c %endmacro
3179 and invoked by means of, for example,
3181 \c         mov     cx,string
3182 \c         repeat
3183 \c         add     cx,3
3184 \c         scasb
3185 \c         until   e
3187 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3188 in \c{AL}.
3190 If you need to define, or access, labels local to the context
3191 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3192 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3195 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3197 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3198 a particular context, in just the same way:
3200 \c %define %$localmac 3
3202 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3203 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3204 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3207 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3209 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3210 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3211 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3212 have the side effect of destroying all context-local labels and
3213 macros associated with the context that was just popped.
3215 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3216 with a different name, without touching the associated macros and
3217 labels. So you could replace the destructive code
3219 \c %pop
3220 \c %push   newname
3222 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3225 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3227 This example makes use of almost all the context-stack features,
3228 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3229 implement a block IF statement as a set of macros.
3231 \c %macro if 1
3233 \c     %push if
3234 \c     j%-1  %$ifnot
3236 \c %endmacro
3238 \c %macro else 0
3240 \c   %ifctx if
3241 \c         %repl   else
3242 \c         jmp     %$ifend
3243 \c         %$ifnot:
3244 \c   %else
3245 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3246 \c   %endif
3248 \c %endmacro
3250 \c %macro endif 0
3252 \c   %ifctx if
3253 \c         %$ifnot:
3254 \c         %pop
3255 \c   %elifctx      else
3256 \c         %$ifend:
3257 \c         %pop
3258 \c   %else
3259 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3260 \c   %endif
3262 \c %endmacro
3264 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3265 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3266 that the macros are issued in the right order (for example, not
3267 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3268 not.
3270 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3271 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3272 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3273 to do different things depending on whether the context on top of
3274 the stack is \c{if} or \c{else}.
3276 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3277 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3278 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3279 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3280 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3282 A sample usage of these macros might look like:
3284 \c         cmp     ax,bx
3286 \c         if ae
3287 \c                cmp     bx,cx
3289 \c                if ae
3290 \c                        mov     ax,cx
3291 \c                else
3292 \c                        mov     ax,bx
3293 \c                endif
3295 \c         else
3296 \c                cmp     ax,cx
3298 \c                if ae
3299 \c                        mov     ax,cx
3300 \c                endif
3302 \c         endif
3304 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3305 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3306 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3307 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3310 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3312 The following preprocessor directives provide a way to use
3313 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3315 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3317 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3319 \b\c{%local}  (see \k{local})
3322 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3324 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3325 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3326 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3328 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3329 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3330 convenient to use. and is not TASM compatible. Here is an example
3331 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3333 \c some_function:
3335 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3336 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3337 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3339 \c         mov     ax,[i]
3340 \c         mov     bx,[j_ptr]
3341 \c         add     ax,[bx]
3342 \c         ret
3344 \c     %pop                       ; restore original context
3346 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3347 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3348 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3349 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3352 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3354 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3355 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3356 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3357 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3358 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3360 \c %stacksize flat
3362 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3363 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3364 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3366 \c %stacksize flat64
3368 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3369 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3370 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3372 \c %stacksize large
3374 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3375 assumes that a far form of call was used to get to this address
3376 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3378 \c %stacksize small
3380 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3381 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3382 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3383 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3384 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3385 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3386 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3387 (see \k{local}).
3390 \S{local} \i\c{%local} Directive
3392 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3393 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3394 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3395 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3396 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3397 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3398 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3399 instruction.
3400 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3401 An example of its use is the following:
3403 \c silly_swap:
3405 \c     %push mycontext             ; save the current context
3406 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3407 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3408 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3410 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3411 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3412 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3413 \c         mov     ax,bx
3414 \c         mov     dx,cx
3415 \c         mov     bx,[old_ax]
3416 \c         mov     cx,[old_dx]
3417 \c         leave                   ; restore old bp
3418 \c         ret                     ;
3420 \c     %pop                        ; restore original context
3422 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3423 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3424 current context before the \c{%local} directive may be used.
3425 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3426 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3427 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3428 as shown in the example.
3431 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3433 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3434 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3435 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3436 right macros by means of code like this:
3438 \c %ifdef F1
3439 \c     ; do some setup
3440 \c %elifdef F2
3441 \c     ; do some different setup
3442 \c %else
3443 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3444 \c %endif
3446 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3447 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3448 having to wait until the program crashes on being run and then not
3449 knowing what went wrong.
3451 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3453 \c %ifdef F1
3454 \c     ; do some setup
3455 \c %elifdef F2
3456 \c     ; do some different setup
3457 \c %else
3458 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3459 \c     %define F1
3460 \c %endif
3462 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3463 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3464 depend on symbol values.
3466 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3467 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3468 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3469 messages.
3471 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3472 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3473 are expanded in it, which can be used to display more information to
3474 the user.  For example:
3476 \c %if foo > 64
3477 \c     %assign foo_over foo-64
3478 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3479 \c %endif
3482 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3484 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3485 information from external sources. Currently they include:
3487 The following preprocessor directive is supported to allow NASM to
3488 correctly handle output of the cpp C language preprocessor.
3490 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of the cpp
3491 C language preprocessor (see \k{line}).
3493 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3494 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3496 \S{line} \i\c{%line} Directive
3498 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3499 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3500 this other file would be an original source file, with the current
3501 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3502 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3503 number of the original source file, instead of the file that is being
3504 read by NASM.
3506 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3507 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3508 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3510 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3512 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3513 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3514 which specifies a line increment value; each line of the input file
3515 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3516 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3517 specifies the file name of the original source file.
3519 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3520 all file name and line numbers relative to the values specified
3521 therein.
3524 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3526 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3527 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3528 to store the contents of an environment variable into a string, which
3529 could be used at some other point in your code.
3531 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3532 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3533 could do that as follows:
3535 \c %defstr FOO    %!FOO
3537 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3540 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3542 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3543 when it starts to process any source file. If you really need a
3544 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3545 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3546 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3548 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3549 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3550 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3551 described here.
3554 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3556 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3557 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3558 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3559 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3560 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3561 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3562 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3564 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3565 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3568 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3570 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3571 representing the full version number of the version of nasm being used.
3572 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3573 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3574 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3575 would be equivalent to:
3577 \c         dd      0x00622001
3581 \c         db      1,32,98,0
3583 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3584 line is used just to give an indication of the order that the separate
3585 values will be present in memory.
3588 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3590 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3591 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3593 \c         db      __NASM_VER__
3595 would expand to
3597 \c         db      "0.98.32"
3600 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3602 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3603 name and line number containing the current instruction. The macro
3604 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3605 current input file (which may change through the course of assembly
3606 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3607 numeric constant giving the current line number in the input file.
3609 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3610 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3611 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3612 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3613 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3614 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3615 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3616 here'. You could then write a macro
3618 \c %macro  notdeadyet 0
3620 \c         push    eax
3621 \c         mov     eax,__LINE__
3622 \c         call    stillhere
3623 \c         pop     eax
3625 \c %endmacro
3627 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3628 find the crash point.
3631 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3633 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3634 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3635 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3636 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3637 mode-dependent macros.
3639 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3641 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3642 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3643 list.
3645 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3646 \c  %define NEWLINE 13, 10
3647 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3648 \c  %define NEWLINE 10
3649 \c %endif
3652 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3654 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3655 assembly session.
3657 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3658 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3659 respectively.)
3661 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3662 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3663 \c{HHMMSS} respectively.
3665 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3666 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3667 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3668 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3670 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3671 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3672 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3673 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3674 undefined.
3676 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3677 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3678 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3679 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3680 local time as if it was UTC.
3682 All instances of time and date macros in the same assembly session
3683 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3684 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3685 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3686 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3687 clock:
3689 \c __DATE__             "2010-01-01"
3690 \c __TIME__             "00:00:42"
3691 \c __DATE_NUM__         20100101
3692 \c __TIME_NUM__         000042
3693 \c __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3694 \c __UTC_TIME__         "21:00:42"
3695 \c __UTC_DATE_NUM__     20091231
3696 \c __UTC_TIME_NUM__     210042
3697 \c __POSIX_TIME__       1262293242
3700 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3701 Include Test
3703 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3704 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3705 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3706 testing if a particular package is invoked or not.
3708 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3709 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3712 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3714 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3715 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3716 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3717 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3719 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3720 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3721 change in future versions of NASM.}
3724 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3726 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3727 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3728 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3729 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3731 \c{STRUC} takes one parameter, which is the name of the data type.
3732 This name is defined as a symbol with the value zero, and also has
3733 the suffix \c{_size} appended to it and is then defined as an
3734 \c{EQU} giving the size of the structure. Once \c{STRUC} has been
3735 issued, you are defining the structure, and should define fields
3736 using the \c{RESB} family of pseudo-instructions, and then invoke
3737 \c{ENDSTRUC} to finish the definition.
3739 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3740 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3742 \c struc   mytype
3744 \c   mt_long:      resd    1
3745 \c   mt_word:      resw    1
3746 \c   mt_byte:      resb    1
3747 \c   mt_str:       resb    32
3749 \c endstruc
3751 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3752 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3753 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3754 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3756 The reason why the structure type name is defined at zero is a side
3757 effect of allowing structures to work with the local label
3758 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3759 more than one structure, you can define the above structure like this:
3761 \c struc mytype
3763 \c   .long:        resd    1
3764 \c   .word:        resw    1
3765 \c   .byte:        resb    1
3766 \c   .str:         resb    32
3768 \c endstruc
3770 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3771 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3773 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3774 support any form of period notation to refer to the elements of a
3775 structure once you have one (except the above local-label notation),
3776 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3777 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3778 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3779 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3782 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3783 \i{Instances of Structures}
3785 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3786 to do is to declare instances of that structure in your data
3787 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3788 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3789 you code something like this:
3791 \c mystruc:
3792 \c     istruc mytype
3794 \c         at mt_long, dd      123456
3795 \c         at mt_word, dw      1024
3796 \c         at mt_byte, db      'x'
3797 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3799 \c     iend
3801 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3802 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3803 specified structure field, and then to declare the specified data.
3804 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3805 they were specified in the structure definition.
3807 If the data to go in a structure field requires more than one source
3808 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3809 the \c{AT} line. For example:
3811 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3812 \c                     db      190,100,0
3814 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3815 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3816 line:
3818 \c         at mt_str
3819 \c                 db      'hello, world'
3820 \c                 db      13,10,0
3823 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3825 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3826 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3827 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3828 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3830 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3831 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3832 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3833 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3834 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3836 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3837 both compute the number of additional bytes required to bring the
3838 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3839 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3840 perform the alignment.
3842 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3843 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3844 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3845 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3846 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
3847 except for special purposes.
3849 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
3850 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
3851 power of two, or if their second argument generates more than one
3852 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
3853 thing.
3855 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
3856 be used within structure definitions:
3858 \c struc mytype2
3860 \c   mt_byte:
3861 \c         resb 1
3862 \c         alignb 2
3863 \c   mt_word:
3864 \c         resw 1
3865 \c         alignb 4
3866 \c   mt_long:
3867 \c         resd 1
3868 \c   mt_str:
3869 \c         resb 32
3871 \c endstruc
3873 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
3874 relative to the base of the structure.
3876 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
3877 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
3878 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
3879 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
3880 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
3881 check that the section's alignment characteristics are sensible for
3882 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
3884 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
3887 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
3889 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
3890 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
3891 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
3892 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
3894 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
3895 quoted or not.
3898 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
3900 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
3901 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
3902 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
3903 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
3904 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
3905 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
3907 Example use:
3909 \c %use altreg
3911 \c proc:
3912 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
3913 \c       ret
3915 See also \k{reg64}.
3918 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
3920 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
3921 macro which is more powerful than the default (and
3922 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
3923 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
3924 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
3925 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
3926 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
3927 sequence.
3929 The specific instructions generated can be controlled with the
3930 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
3931 and an optional jump threshold override.  The modes are as
3932 follows:
3934 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
3935 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
3936 default.
3938 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
3939 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
3940 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
3942 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
3943 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
3944 threshold is 16.
3946 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
3947 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
3948 threshold is 16.
3950 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
3951 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
3952 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
3953 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
3955 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
3956 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
3957 are used internally by this macro package.
3960 \C{directive} \i{Assembler Directives}
3962 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
3963 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
3964 directives. These are described in this chapter.
3966 NASM's directives come in two types: \I{user-level
3967 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
3968 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
3969 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
3970 recommend that users use the user-level forms of the directives,
3971 which are implemented as macros which call the primitive forms.
3973 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
3974 directives are not.
3976 In addition to the universal directives described in this chapter,
3977 each object file format can optionally supply extra directives in
3978 order to control particular features of that file format. These
3979 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
3980 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
3983 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
3985 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
3986 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
3987 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
3988 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
3990 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
3991 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
3992 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
3993 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
3994 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
3995 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
3996 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
3997 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
3999 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4000 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4001 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4002 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4003 device drivers and boot loader software.
4005 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4006 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4007 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4008 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4010 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4011 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4012 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4013 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4014 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4015 need an 0x67.
4017 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4018 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4019 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4021 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4022 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4023 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4024 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4025 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4026 necessary.
4028 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4029 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4030 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4031 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4032 REX prefix is used.
4034 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4035 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4036 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4038 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4040 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4042 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4043 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4046 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4048 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4049 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4050 specify most features directly.  However, this is occationally
4051 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4052 to use.
4054 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
4055 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
4056 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4057 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4058 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4059 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4061 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4062 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4063 other special functions in 64-bit mode, and generating
4064 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4066 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4068 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4069 Sections}
4071 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4072 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4073 which section of the output file the code you write will be
4074 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4075 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4076 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4077 define a new section, if you try to switch to a section that does
4078 not (yet) exist.
4080 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4081 \k{multisec}, all support
4082 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4083 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4084 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4085 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4086 name that has one.
4089 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4091 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4092 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4093 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4094 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4095 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4096 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4097 it. So the user-level directive
4099 \c         SECTION .text
4101 expands to the two lines
4103 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4104 \c         [SECTION .text]
4106 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4107 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4108 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4110 \c %macro  writefile 2+
4112 \c         [section .data]
4114 \c   %%str:        db      %2
4115 \c   %%endstr:
4117 \c         __SECT__
4119 \c         mov     dx,%%str
4120 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4121 \c         mov     bx,%1
4122 \c         mov     ah,0x40
4123 \c         int     0x21
4125 \c %endmacro
4127 This form of the macro, once passed a string to output, first
4128 switches temporarily to the data section of the file, using the
4129 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4130 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4131 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4132 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4133 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4134 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4135 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4136 code in any of several separate code sections.
4139 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4141 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4142 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4143 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4144 given absolute address. The only instructions you can use in this
4145 mode are the \c{RESB} family.
4147 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4149 \c absolute 0x1A
4151 \c     kbuf_chr    resw    1
4152 \c     kbuf_free   resw    1
4153 \c     kbuf        resw    16
4155 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4156 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4157 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4159 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4160 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4162 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4163 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4165 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4166 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4167 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4168 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4170 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4172 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4174 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4175 \c setup:
4176 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4178 \c absolute setup
4180 \c runtimevar1     resw    1
4181 \c runtimevar2     resd    20
4183 \c tsr_end:
4185 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4186 after the setup has finished running, the space it took up can be
4187 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4188 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4189 needs to be made resident.
4192 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4194 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4195 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4196 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4197 defined in some other module and needs to be referred to by this
4198 one. Not every object-file format can support external variables:
4199 the \c{bin} format cannot.
4201 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4202 argument is the name of a symbol:
4204 \c extern  _printf
4205 \c extern  _sscanf,_fscanf
4207 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4208 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4209 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4210 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4211 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4212 by means of the directive
4214 \c extern  _variable:wrt dgroup
4216 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4217 only in that it can take only one argument at a time: the support
4218 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4220 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4221 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4222 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4225 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4227 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4228 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4229 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4230 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4231 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4233 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4234 the definition of the symbol.
4236 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4237 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4238 \c{GLOBAL} directive. For example:
4240 \c global _main
4241 \c _main:
4242 \c         ; some code
4244 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4245 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4246 example, lets you specify whether global data items are functions or
4247 data:
4249 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4251 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4252 user-level form only in that it can take only one argument at a
4253 time.
4256 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4258 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4259 A common variable is much like a global variable declared in the
4260 uninitialized data section, so that
4262 \c common  intvar  4
4264 is similar in function to
4266 \c global  intvar
4267 \c section .bss
4269 \c intvar  resd    1
4271 The difference is that if more than one module defines the same
4272 common variable, then at link time those variables will be
4273 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4274 at the same piece of memory.
4276 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4277 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4278 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4279 specify the alignment requirements of a common variable:
4281 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4282 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4284 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4285 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4286 only one argument at a time.
4289 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4291 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4292 are available on the specified CPU.
4294 Options are:
4296 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4298 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4300 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4302 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4304 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4306 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4308 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4310 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4312 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4314 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4316 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4318 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4320 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4322 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4324 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4326 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4328 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4330 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4331 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4332 instructions are available.
4335 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4337 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4338 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4339 this behaviour:
4341 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4343 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4345 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4347 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4349 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4351 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4353 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4355 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4356 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4357 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4359 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4360 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4363 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4365 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4366 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4367 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4368 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4369 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4370 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4372 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4373 output file based on the input file name and the chosen output
4374 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4375 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4376 name, and substituting an extension defined by the output format.
4377 The extensions are given with each format below.
4380 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4382 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4383 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4384 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4385 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4386 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4387 development.
4389 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4390 how nasm handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4392 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4393 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4394 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4395 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4397 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4398 leaves your file name as it is once the original extension has been
4399 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4400 into a binary file called \c{binprog}.
4403 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4405 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4406 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4407 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4408 the program begins at when it is loaded into memory.
4410 For example, the following code will generate the longword
4411 \c{0x00000104}:
4413 \c         org     0x100
4414 \c         dd      label
4415 \c label:
4417 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4418 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4419 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4420 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4421 offset which is added to all internal address references within the
4422 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4423 does. See \k{proborg} for further comments.
4426 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4427 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4429 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4430 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4431 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4432 end of the section-definition line. For example,
4434 \c section .data   align=16
4436 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4437 aligned on a 16-byte boundary.
4439 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4440 section start address must be forced to zero. The alignment value
4441 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4442 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4445 \S{multisec} \i\c{Multisection}\I{bin, multisection} support for the BIN format.
4447 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names, 
4448 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4450 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default 
4451 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits}, 
4452 of course).
4454 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous 
4455 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with 
4456 \i\c{start=}.
4458 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used 
4459 for the calculation of all memory references within that section 
4460 with \i\c{vstart=}.
4462 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or 
4463 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit 
4464 start address.
4466 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are 
4467 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)} 
4468 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4470 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4471 is directed by default into the \c{.text} section.
4473 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used 
4474 by default.
4476 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits} 
4477 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=} 
4478 has been specified.
4480 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different 
4481 alignment has been specified.
4483 \b Sections may not overlap.
4485 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section, 
4486 which may be used in your code.
4488 \S{map}\i{Map files}
4490 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]} 
4491 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments}, 
4492 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout} 
4493 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4494 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4495 brackets must be used.
4498 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4500 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4501 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4502 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4503 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4505 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4507 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4508 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4509 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4510 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4511 file format.
4513 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4514 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4515 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4517 If your source file contains code before specifying an explicit
4518 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4519 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4521 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4522 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4523 address of the segment. So, for example:
4525 \c segment data
4527 \c dvar:   dw      1234
4529 \c segment code
4531 \c function:
4532 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4533 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4534 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4535 \c         ret
4537 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4538 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4539 like
4541 \c extern  foo
4543 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4544 \c       mov   ds,ax
4545 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4546 \c       mov   es,ax
4547 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4548 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4551 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4552 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4554 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4555 directive to allow you to specify various properties of the segment
4556 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4557 end of the segment-definition line. For example,
4559 \c segment code private align=16
4561 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4562 segment, and requires that the portion of it described in this code
4563 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4565 The available qualifiers are:
4567 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4568 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4569 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4570 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4571 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4572 than stuck end-to-end.
4574 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4575 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4576 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4577 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4578 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4579 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4580 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4581 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4582 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4584 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4585 indicates to the linker that segments of the same class should be
4586 placed near each other in the output file. The class name can be any
4587 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4589 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4590 as an argument, and provides overlay information to an
4591 overlay-capable linker.
4593 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4594 the effect of recording the choice in the object file and also
4595 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4596 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4598 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4599 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4600 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4601 defines the group if it is not already defined.
4603 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4604 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4605 are currently known to make sensible use of this feature;
4606 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4607 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4608 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4610 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4611 class, no overlay, and \c{USE16}.
4614 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4616 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4617 single segment register can be used to refer to all the segments in
4618 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4619 you can code
4621 \c segment data
4623 \c         ; some data
4625 \c segment bss
4627 \c         ; some uninitialized data
4629 \c group dgroup data bss
4631 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4632 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4633 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4634 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4635 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4636 segment register.
4638 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4639 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4640 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4641 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4642 base rather than the segment base.
4644 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4645 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4646 segment which is part of more than one group will default to being
4647 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4649 A group does not have to contain any segments; you can still make
4650 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4651 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4652 \c{FLAT} with no segments in it.
4655 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4657 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4658 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4659 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4660 segment, group and symbol names that are written to the object file
4661 to be forced to upper case just before being written. Within a
4662 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4663 be written entirely in upper case if desired.
4665 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4668 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4669 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4671 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4672 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4673 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4674 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4676 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4677 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4678 wish to import and the name of the library you wish to import it
4679 from. For example:
4681 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4683 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4684 known in the library you are importing it from, in case this is not
4685 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4686 once you have imported it. For example:
4688 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4691 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4692 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4694 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4695 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4696 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4697 using the \c{EXPORT} directive.
4699 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4700 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4701 optional second parameter (separated by white space from the first)
4702 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4703 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4704 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4705 off.
4707 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4708 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4709 space. If further parameters are given, the external name must also
4710 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4711 available attributes are:
4713 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4714 resident by the system loader. This is an optimisation for
4715 frequently used symbols imported by name.
4717 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4718 does not make use of any initialized data.
4720 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4721 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4722 between 32-bit and 16-bit segments.
4724 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4725 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4726 the desired number.
4728 For example:
4730 \c     export  myfunc
4731 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4732 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4733 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4736 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4737 Point}
4739 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4740 define the program entry point, where execution will begin when the
4741 program is run. If the object file that defines the entry point is
4742 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4743 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4744 begin.
4747 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4748 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4750 If you declare an external symbol with the directive
4752 \c     extern  foo
4754 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4755 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4756 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4757 \c{foo} you will usually need to do something like
4759 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4760 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4761 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4763 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4764 is going to be accessible from a given segment or group, say
4765 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4766 simply code
4768 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4770 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4771 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4772 alternative form
4774 \c     extern  foo:wrt dgroup
4776 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4777 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4778 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4779 \c{foo wrt dgroup}.
4781 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4782 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4783 your program. It can also be applied to common variables: see
4784 \k{objcommon}.
4787 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4788 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4790 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4791 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4792 specify which your variables should be by the use of the syntax
4794 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4795 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4797 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4798 OMF specification says that they are declared as a number of
4799 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4800 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4801 five-byte elements or one ten-byte element.
4803 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4804 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4805 the variable size, to match when resolving common variables declared
4806 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4807 the element size on your far common variables. This is done by the
4808 following syntax:
4810 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4811 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4813 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4814 keyword is not required when an element size is specified, since
4815 only far commons may have element sizes at all. So the above
4816 declarations could equivalently be
4818 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4819 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
4821 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
4822 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
4823 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
4825 \c common  foo     10:wrt dgroup
4826 \c common  bar     16:far 2:wrt data
4827 \c common  baz     24:wrt data:6
4830 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
4832 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
4833 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
4834 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
4835 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
4837 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4839 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
4840 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
4841 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
4842 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
4843 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
4844 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
4845 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
4846 files that Win32 linkers can generate correct output from.
4849 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
4850 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
4852 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
4853 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4854 and properties of sections you declare. Section types and properties
4855 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
4856 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
4857 these qualifiers.
4859 The available qualifiers are:
4861 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
4862 code section. This marks the section as readable and executable, but
4863 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
4864 section is code.
4866 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
4867 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
4868 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
4869 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
4871 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
4872 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
4873 constants in it.
4875 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
4876 which is not included in the executable file by the linker, but may
4877 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
4878 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
4879 linker to interpret the contents of the section as command-line
4880 options.
4882 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
4883 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
4884 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
4885 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
4886 request a greater section alignment than this. If alignment is not
4887 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
4888 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
4889 for data (and BSS) sections.
4890 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
4891 alignment), though the value does not matter.
4893 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
4894 qualifiers are:
4896 \c section .text    code  align=16
4897 \c section .data    data  align=4
4898 \c section .rdata   rdata align=8
4899 \c section .bss     bss   align=4
4901 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
4903 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
4905 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
4906 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
4907 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
4908 designated read-only table and have alleged entry point verified
4909 against this table prior exception control is passed to the handler. In
4910 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
4911 handler table," all object modules on linker command line has to comply
4912 with certain criteria. If one single module among them does not, then
4913 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
4914 will not be performed for application in question. Table omission is by
4915 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
4916 linker to refuse to produce binary without such table by passing
4917 \c{/safeseh} command line option.
4919 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
4920 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
4921 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
4923 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
4925 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
4927 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
4928 line to source code:
4930 \c $@feat.00 equ 1
4932 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
4933 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
4934 developer would choose to assign another value in source file, it would
4935 still be perfectly possible.
4937 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
4938 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
4939 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
4940 formatted input data for above mentioned "safe exception handler 
4941 table." Its typical use would be:
4943 \c section .text
4944 \c extern  _MessageBoxA@16
4945 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
4946 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
4947 \c %endif
4948 \c handler:
4949 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
4950 \c         push    DWORD caption
4951 \c         push    DWORD text
4952 \c         push    DWORD 0
4953 \c         call    _MessageBoxA@16
4954 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
4955 \c                         ; for exception handler
4956 \c         ret
4957 \c global  _main
4958 \c _main:
4959 \c         push    DWORD handler
4960 \c         push    DWORD [fs:0]
4961 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
4962 \c         xor     eax,eax
4963 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
4964 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
4965 \c         add     esp,4
4966 \c         ret
4967 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
4968 \c caption:db      'SEGV',0
4969 \c 
4970 \c section .drectve info
4971 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
4973 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
4974 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
4975 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
4976 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over, 
4977 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
4978 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
4979 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
4980 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
4981 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
4982 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
4983 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
4984 no notification is provided and user is left with no clue on what
4985 caused application failure.
4987 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
4988 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
4989 data for "safe exception handler table" causes no backward
4990 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
4991 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
4994 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
4996 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files, 
4997 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
4998 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
4999 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5000 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5002 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5004 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5005 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5006 references. Consider a switch dispatch table:
5008 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
5009 \c         ...
5010 \c dsptch: dq      case0
5011 \c         dq      case1
5012 \c         ...
5014 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5015 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5016 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
5017 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
5018 following:
5020 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5021 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
5023 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5024 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5025 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5026 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5027 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5028 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5029 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5030 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5031 But no worry, it's trivial to fix:
5033 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5034 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
5035 \c         jmp     rbx
5036 \c         ...
5037 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5038 \c         dq      case1-dsptch
5039 \c         ...
5041 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5042 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5043 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5044 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5045 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5046 these image-relative references:
5048 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5049 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
5050 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5051 \c         add     rbx,rax
5052 \c         jmp     rbx
5053 \c         ...
5054 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5055 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5057 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5058 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5059 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5060 become apparent in next paragraph.
5062 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5063 operand only:
5065 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5066 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5067 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5068 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5070 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5072 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5073 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5074 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5075 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5076 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5077 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5078 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5079 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5080 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5081 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5082 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5083 top of the stack.
5085 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5086 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5087 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5088 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5089 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5090 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5091 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5092 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5093 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5094 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5095 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5096 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5097 copying caller's return address to the top of stack and this would
5098 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5099 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5100 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5101 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5102 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5103 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5104 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5105 no, no trace of failure is left.
5107 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5108 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5109 is checked for presence of reference to custom language-specific
5110 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5111 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5112 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5113 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5114 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5115 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5116 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5117 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5118 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5119 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5120 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5121 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5122 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5123 terminating the application.
5125 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5126 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5127 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5128 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5129 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5130 leaf function:
5132 \c default rel
5133 \c section .text
5134 \c extern  MessageBoxA
5135 \c handler:
5136 \c         sub     rsp,40
5137 \c         mov     rcx,0
5138 \c         lea     rdx,[text]
5139 \c         lea     r8,[caption]
5140 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5141 \c         call    MessageBoxA
5142 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5143 \c                         ; for exception handler
5144 \c         add     rsp,40
5145 \c         ret
5146 \c global  main
5147 \c main:
5148 \c         xor     rax,rax
5149 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5150 \c         ret
5151 \c main_end:
5152 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5153 \c caption:db      'SEGV',0
5154 \c 
5155 \c section .pdata  rdata align=4
5156 \c         dd      main wrt ..imagebase
5157 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5158 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5159 \c section .xdata  rdata align=8
5160 \c xmain:  db      9,0,0,0
5161 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5162 \c section .drectve info
5163 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5165 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5166 start and end addresses of function" along with reference to associated
5167 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5168 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5169 designated exception handler. References are \e{required} to be
5170 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5171 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5172 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5173 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5174 references, not only above listed required ones, placed into these two
5175 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5176 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5177 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5178 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5180 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5181 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5182 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5183 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5184 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5185 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5186 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5187 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5188 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5189 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5190 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5191 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5192 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5193 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5194 unwinding procedure. Consider following example:
5196 \c function:
5197 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5198 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5199 \c         push    rbx
5200 \c         push    rbp
5201 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5202 \c         sub     r11,rcx
5203 \c         and     r11,-64
5204 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5205 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5206 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5207 \c magic_point:
5208 \c         ...
5209 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5210 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5211 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5212 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5213 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5214 \c         ret
5216 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5217 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5218 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5219 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5220 custom language-specific exception handler would look like this:
5222 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5223 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5224 \c {   ULONG64 *rsp;
5225 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5226 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5227 \c     else
5228 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5229 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5230 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5231 \c         context->R15 = rsp[-1];
5232 \c     }
5233 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5234 \c 
5235 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5236 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5237 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5238 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5239 \c     return ExceptionContinueSearch;
5240 \c }
5242 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5243 structure does not have to contain any information about stack frame
5244 and its layout.
5246 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5248 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5249 linking with the \i{DJGPP} linker.
5251 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5253 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5254 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5255 the \c{info} section type are not supported.
5257 \H{machofmt} \i\c{macho}: \i{Mach Object File Format}
5259 The \c{macho} output type produces \c{Mach-O} object files suitable for
5260 linking with the \i{Mac OSX} linker.
5262 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5264 \H{elffmt} \i\c{elf, elf32, and elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5265 Format} Object Files
5267 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},
5268 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
5269 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5270 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5272 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5274 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5275 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5276  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5277  most systems which support ELF.
5279 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5280 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5282 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5283 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5284 and properties of sections you declare. Section types and properties
5285 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5286 names}, but may still be
5287 overridden by these qualifiers.
5289 The available qualifiers are:
5291 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5292 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5293 which is not, such as an informational or comment section.
5295 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5296 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5297 which should not.
5299 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5300 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5301 not.
5303 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5304 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5305 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5306 contents given, such as a BSS section.
5308 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5309 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5310 requirements of the section.
5312 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5313 thread local variables.
5315 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5316 qualifiers are:
5318 \I\c{.text} \I\c{.data} \I\c{.bss} \I\c{.rodata} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss}
5320 \c section .text    progbits  alloc  exec    nowrite  align=16
5321 \c section .rodata  progbits  alloc  noexec  nowrite  align=4
5322 \c section .data    progbits  alloc  noexec  write    align=4
5323 \c section .bss     nobits    alloc  noexec  write    align=4
5324 \c section .tdata   progbits  alloc  noexec  write    align=4    tls
5325 \c section .tbss    nobits    alloc  noexec  write    align=4    tls
5326 \c section other    progbits  alloc  noexec  nowrite  align=1
5328 (Any section name other than those in the above table
5329  is treated by default like \c{other} in the above table.
5330  Please note that section names are case sensitive.)
5333 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5334 Symbols and \i\c{WRT}
5336 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5337 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5338 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5339 be able to generate a variety of ELF specific relocation types in ELF
5340 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5342 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5343 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5344 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5345 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5346 types.
5348 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5349 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5350 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5351 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5353 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5354 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5355 beginning of the current section to the global offset table.
5356 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5357 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5358 result to get the real address of the GOT.
5360 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5361 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5362 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5363 would give the real address of the location you wanted.
5365 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5366 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5367 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5368 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5369 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5370 address of the symbol.
5372 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5373 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5374 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5375 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5376 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5377 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5378 entries absolutely.
5380 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5381 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5382 relative to the start of the section and then adding on the offset
5383 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5384 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5385 peculiarity of the dynamic linker.
5387 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5388 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5390 \S{elftls} \i{Thread Local Storage}\I{TLS}: \c{elf} Special
5391 Symbols and \i\c{WRT}
5395 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5396 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5397 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5398 of the symbol with code such as:
5400 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5401 \c        mov   rcx, [fs:rax]
5403 (Please note that this feature is currently implemented only for ELF64.)
5405 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5406 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5408 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5409 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5410 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5411 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5412 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5413 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5414 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5415 to specify these features.
5417 You can specify whether a global variable is a function or a data
5418 object by suffixing the name with a colon and the word
5419 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5420 \c{data}.) For example:
5422 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5424 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5425 \c{hashtable} as a data object.
5427 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5428 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5429 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5430 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5432 \c global   hashlookup:function hidden
5434 You can also specify the size of the data associated with the
5435 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5436 forward references) after the type specifier. Like this:
5438 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5440 \c hashtable:
5441 \c         db this,that,theother  ; some data here
5442 \c .end:
5444 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5445 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5447 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5448 writing shared library code. For more information, see
5449 \k{picglobal}.
5452 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5453 \I{COMMON, elf extensions to}
5455 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5456 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5457 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5458 power of two) after the name and size of the common variable,
5459 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5460 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5462 \c common  dwordarray 128:4
5464 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5465 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5468 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5469 \I{ELF, 16-bit code and}
5471 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5472 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5473 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5474 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5475 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5476 these relocations is generated.
5478 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5479 \I{ELF, Debug formats and}
5481 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5482 Line number information is generated for all executable sections, but please
5483 note that only the ".text" section is executable by default.
5485 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5487 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5488 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5489 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5490 the magic number in the first four bytes of the file is
5491 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5492 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5493 implementation does not.
5495 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5497 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5498 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5499 extensions to any standard directives. It supports only the three
5500 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5503 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5504 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5506 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5507 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5508 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5509 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5510 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5511 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5512 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5514 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5516 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5517 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5518 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5519 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5520 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5522 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5523 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5524 this.
5527 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5529 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5530 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5531 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5532 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5533 itself \c{a.out}.
5535 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5536 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5538 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5539 of view). It supports no special directives, no special symbols, no
5540 use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no extensions to any standard
5541 directives. It supports only the three \i{standard section names}
5542 \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5545 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5546 Format}
5548 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5549 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5550 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5551 format the internal structure of the assembler.
5553 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5554 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5555 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5556 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5558 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5559 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5560 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5561 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5562 execute an RDF executable under Linux.
5564 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5565 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5568 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5570 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5571 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5572 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5573 which is the name of the module:
5575 \c     library  mylib.rdl
5578 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5580 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5581 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5582 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5583 of current module:
5585 \c     module  mymodname
5587 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5588 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5589 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5591 \c     module  $kernel.core
5594 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} directive\I{GLOBAL,
5595 rdf extensions to}
5597 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5598 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5599 telling the linker do not strip it from target executable or library
5600 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5601 is a procedure (function) or data object.
5603 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5604 symbol exported:
5606 \c     global  sys_open:export
5608 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5609 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5611 \c     global  sys_open:export proc
5613 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5614 or \i\c{object} to the directive:
5616 \c     global  kernel_ticks:export data
5619 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} directive\I{EXTERN,
5620 rdf extensions to}
5622 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external" 
5623 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5624 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5625 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5626 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5627 (function) or data object. For example:
5629 \c     library $libc
5630 \c     extern  _open:import
5631 \c     extern  _printf:import proc
5632 \c     extern  _errno:import data
5634 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5635 a hint as to where to find requested symbols.
5638 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5640 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5641 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5642 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{outform.h} or on the
5643 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5645 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5646 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5647 transactions between the main body of NASM and the output-format
5648 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5649 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5650 of the various requests the main program makes of the output driver,
5651 and in what order they happen.
5653 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5655 \c nasm -f dbg filename.asm
5657 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5658 However, this will not work well on files which were designed for a
5659 different object format, because each object format defines its own
5660 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5661 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5662 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5663 native object format selected:
5665 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5666 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5668 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5669 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5670 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5671 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5672 the final diagnostic output.
5674 This workaround will still typically not work for programs intended
5675 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5676 directives have side effects of defining the segment and group names
5677 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5678 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5679 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5680 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5682 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5683 them all to its output file.
5686 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5688 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5689 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5690 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5691 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5692 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5695 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5697 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5698 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5699 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5700 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5701 support the \c{.COM} format.
5703 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5704 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5705 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5706 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5707 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5708 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5709 Yann Guidon for contributing the code for this.
5711 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5712 future releases.
5715 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5717 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5718 by linking \c{.OBJ} files together.
5720 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5721 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5722 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5723 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5724 An LZH archiver can be found at
5725 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5726 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5727 sources) called \i{FREELINK}, available from
5728 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5729 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5730 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5731 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5732 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5734 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5735 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5736 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5737 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5738 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5739 field in the output file header; if more than one defines a start
5740 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5742 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5743 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5744 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5745 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5746 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5747 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5749 \c segment code
5751 \c ..start:
5752 \c         mov     ax,data
5753 \c         mov     ds,ax
5754 \c         mov     ax,stack
5755 \c         mov     ss,ax
5756 \c         mov     sp,stacktop
5758 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5759 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5760 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5761 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5762 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5763 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
5764 execute on.
5766 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
5767 beginning of this code, which means that will be the entry point
5768 into the resulting executable file.
5770 \c         mov     dx,hello
5771 \c         mov     ah,9
5772 \c         int     0x21
5774 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
5775 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
5776 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
5777 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
5779 \c         mov     ax,0x4c00
5780 \c         int     0x21
5782 This terminates the program using another DOS system call.
5784 \c segment data
5786 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
5788 The data segment contains the string we want to display.
5790 \c segment stack stack
5791 \c         resb 64
5792 \c stacktop:
5794 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
5795 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
5796 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
5797 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5798 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5799 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5800 type \c{STACK}.
5802 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5803 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5804 world' and then exit.
5807 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
5809 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
5810 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
5811 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
5812 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
5813 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
5814 \c{.EXE} files.
5816 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5817 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
5818 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
5820 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
5821 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
5822 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
5823 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
5824 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
5825 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
5826 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
5827 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
5828 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
5830 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
5831 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
5832 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
5833 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
5834 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
5835 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
5836 explicitly issue one of your own.
5838 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
5839 since this would require a relocation in the header, and things
5840 would get a lot more complicated. So you should get your segment
5841 base by copying it out of \c{CS} instead.
5843 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
5844 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
5845 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
5846 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
5847 \c{EXE_stack 64}.
5849 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
5850 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
5851 \c{binexe.asm}.
5854 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
5856 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
5857 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
5858 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
5859 output format.
5862 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
5864 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
5865 segment (though the segment may change). Execution then begins at
5866 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
5867 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
5868 like
5870 \c         org 100h
5872 \c section .text
5874 \c start:
5875 \c         ; put your code here
5877 \c section .data
5879 \c         ; put data items here
5881 \c section .bss
5883 \c         ; put uninitialized data here
5885 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
5886 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
5887 you want to and the code will still end up at the front of the file
5888 where it belongs.
5890 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
5891 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
5892 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
5893 this will be free memory when the program is run. Therefore you
5894 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
5895 run.
5897 To assemble the above program, you should use a command line like
5899 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
5901 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
5902 explicit output file name were specified, so you have to override it
5903 and give the desired file name.
5906 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
5908 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
5909 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
5910 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
5911 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
5912 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
5913 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
5914 file.
5916 If you do this, you need to take care of several things:
5918 \b The first object file containing code should start its code
5919 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
5920 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
5921 segment, so that the linker or converter program does not have to
5922 adjust address references within the file when generating the
5923 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
5924 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
5925 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
5926 in MASM-compatible assemblers.
5928 \b You don't need to define a stack segment.
5930 \b All your segments should be in the same group, so that every time
5931 your code or data references a symbol offset, all offsets are
5932 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
5933 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
5936 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
5938 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
5939 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
5940 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
5941 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
5942 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
5943 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
5944 your code segment.
5946 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
5947 the various routines inside the driver which do the work. This
5948 structure should be defined at the start of the code segment, even
5949 though it is not actually code.
5951 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
5952 which has to go in the header structure, a list of books is given in
5953 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
5954 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
5957 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
5959 This section covers the basics of writing assembly routines that
5960 call, or are called from, C programs. To do this, you would
5961 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
5962 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
5965 \S{16cunder} External Symbol Names
5967 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
5968 convention that the names of all global symbols (functions or data)
5969 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
5970 appears in the C program. So, for example, the function a C
5971 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
5972 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
5973 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
5974 not have to worry about name clashes with C symbols.
5976 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
5977 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
5979 \c %macro  cglobal 1
5981 \c   global  _%1
5982 \c   %define %1 _%1
5984 \c %endmacro
5986 \c %macro  cextern 1
5988 \c   extern  _%1
5989 \c   %define %1 _%1
5991 \c %endmacro
5993 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
5994 \c{%rep} construct could solve this.)
5996 If you then declare an external like this:
5998 \c cextern printf
6000 then the macro will expand it as
6002 \c extern  _printf
6003 \c %define printf _printf
6005 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6006 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6008 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6009 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6010 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6012 Also see \k{opt-pfix}.
6014 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6016 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6017 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6018 writing for. This means you have to keep track of the following
6019 things:
6021 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6022 functions are near. This means that function pointers, when stored
6023 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6024 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6025 never changes its value, and always gives the segment part of the
6026 full function address), and that functions are called using ordinary
6027 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6028 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6029 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6030 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6032 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6033 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6034 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6035 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6036 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6037 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6038 \c{CALL FAR} to call external routines.
6040 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6041 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6042 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6043 segment part of the full data item address).
6045 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6046 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6047 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6048 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6049 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6050 pointers you are passed.
6052 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6053 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6054 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6055 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6056 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6058 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6059 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6060 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6061 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6062 and global data items can both be accessed easily without changing
6063 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6064 segments. However, some memory models (though not the standard
6065 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6066 same value to be removed. Be careful about functions' local
6067 variables in this latter case.
6069 In models with a single code segment, the segment is called
6070 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6071 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6072 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6073 called \i\c{_DATA}.
6076 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6078 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6079 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6080 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6081 doing the calling and the function which gets called.
6083 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6084 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6085 argument specified to the function is pushed last).
6087 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6088 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6089 memory model.
6091 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6092 actually necessary, in functions which do not need to access their
6093 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6094 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6095 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6096 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6097 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6098 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6100 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6101 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6102 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6103 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6104 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6105 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6106 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6107 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6108 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6109 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6110 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6111 parameters in reverse order means that the function knows where to
6112 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6113 remaining ones.
6115 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6116 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6117 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6119 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6120 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6121 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6122 compiler) returned in \c{ST0}.
6124 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6125 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6126 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6127 memory model.
6129 \b When the caller regains control from the callee, the function
6130 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6131 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6132 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6133 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6134 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6135 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6136 removing.
6138 It is instructive to compare this calling convention with that for
6139 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6140 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6141 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6142 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6143 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6144 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6145 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6146 which means that a compiler can give better guarantees about
6147 sequence points without performance suffering.
6149 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6150 The following example is for small model:
6152 \c global  _myfunc
6154 \c _myfunc:
6155 \c         push    bp
6156 \c         mov     bp,sp
6157 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6158 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6160 \c         ; some more code
6162 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6163 \c         pop     bp
6164 \c         ret
6166 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6167 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6168 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6169 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6170 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6171 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6173 At the other end of the process, to call a C function from your
6174 assembly code, you would do something like this:
6176 \c extern  _printf
6178 \c       ; and then, further down...
6180 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6181 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6182 \c       call    _printf
6183 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6185 \c       ; then those data items...
6187 \c segment _DATA
6189 \c myint         dw    1234
6190 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6192 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6193 code
6195 \c     int myint = 1234;
6196 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6198 In large model, the function-call code might look more like this. In
6199 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6200 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6201 it first.
6203 \c       push    word [myint]
6204 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6205 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6206 \c       call    far _printf
6207 \c       add    sp,byte 6
6209 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6210 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6211 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6212 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6213 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6214 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6215 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6216 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6217 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6218 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6219 word of parameters.
6222 \S{16cdata} Accessing Data Items
6224 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6225 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6226 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6227 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6228 accessed from assembler as
6230 \c extern _i
6232 \c         mov ax,[_i]
6234 And to declare your own integer variable which C programs can access
6235 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6236 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6238 \c global  _j
6240 \c _j      dw      0
6242 To access a C array, you need to know the size of the components of
6243 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6244 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6245 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6246 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6247 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6248 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6249 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6251 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6252 the base of the structure to the field you are interested in. You
6253 can either do this by converting the C structure definition into a
6254 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6255 one offset and using just that.
6257 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6258 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6259 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6260 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6261 Typically, you might find that a structure like
6263 \c struct {
6264 \c     char c;
6265 \c     int i;
6266 \c } foo;
6268 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6269 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6270 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6271 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6272 out how your own compiler does it.
6275 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6277 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6278 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6279 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6280 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6281 the work involved in keeping track of the calling convention.
6283 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6284 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6286 An example of an assembly function using the macro set is given
6287 here:
6289 \c proc    _nearproc
6291 \c %$i     arg
6292 \c %$j     arg
6293 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6294 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6295 \c         add     ax,[bx]
6297 \c endproc
6299 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6300 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6301 integer. It returns \c{i + *j}.
6303 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6304 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6305 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6306 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6307 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6308 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6309 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6311 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6312 compact-model code) by default. You can have it generate far
6313 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6314 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6315 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6316 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6317 dependency on whether data pointers are far or not.
6319 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6320 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6321 many function parameters will be of type \c{int}.
6323 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6325 \c %define FARCODE
6327 \c proc    _farproc
6329 \c %$i     arg
6330 \c %$j     arg     4
6331 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6332 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6333 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6334 \c         add     ax,[bx]
6336 \c endproc
6338 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6339 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6340 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6343 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6345 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6346 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6348 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6349 not required for Pascal.
6351 \b The memory model is always large: functions are far, data
6352 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6353 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6354 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6355 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6356 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6357 data declared in a Pascal program goes into the default data
6358 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6359 when control is passed to your assembly code. The only things that
6360 do not live in the default data segment are local variables (they
6361 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6362 data \e{pointers}, however, are far.
6364 \b The function calling convention is different - described below.
6366 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6368 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6369 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6370 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6373 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6375 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6376 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6377 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6378 used to denote the function doing the calling and the function which
6379 gets called.
6381 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6382 after another, in normal order (left to right, so that the first
6383 argument specified to the function is pushed first).
6385 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6386 control to the callee.
6388 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6389 actually necessary, in functions which do not need to access their
6390 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6391 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6392 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6393 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6394 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6395 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6397 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6398 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6399 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6400 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6401 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6402 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6403 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6405 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6406 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6407 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6409 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6410 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6411 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6412 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6413 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6414 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6415 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6416 places the returned string value at that location. The pointer is
6417 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6418 \c{RETF} instruction.
6420 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6421 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6422 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6423 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6424 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6425 to be removed from the stack as a side effect of the return
6426 instruction.
6428 \b When the caller regains control from the callee, the function
6429 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6430 do nothing further.
6432 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6433 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6435 \c global  myfunc
6437 \c myfunc: push    bp
6438 \c         mov     bp,sp
6439 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6440 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6441 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6443 \c         ; some more code
6445 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6446 \c         pop     bp
6447 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6449 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6450 assembly code, you would do something like this:
6452 \c extern  SomeFunc
6454 \c        ; and then, further down...
6456 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6457 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6458 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6459 \c        call   far SomeFunc
6461 This is equivalent to the Pascal code
6463 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6464 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6467 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6468 Name Restrictions
6470 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6471 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6472 reading and understanding the various information contained in a
6473 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6474 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6475 restrictions:
6477 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6478 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6480 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6481 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6483 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6484 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6486 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6487 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6490 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6492 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6493 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6494 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6495 definition ensures that functions are far (it implies
6496 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6497 generated with an operand.
6499 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6500 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6501 reverse order. For example:
6503 \c %define PASCAL
6505 \c proc    _pascalproc
6507 \c %$j     arg 4
6508 \c %$i     arg
6509 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6510 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6511 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6512 \c         add     ax,[bx]
6514 \c endproc
6516 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6517 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6518 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6519 and the contents of the pointer. The only difference between this
6520 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6521 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6522 reverse order.
6525 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6527 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6528 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6529 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6530 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6531 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6532 shared libraries.
6534 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6535 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6536 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6537 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6538 address space no matter what segment you work relative to, and that
6539 you should ignore all segment registers completely. When writing
6540 flat-model application code, you never need to use a segment
6541 override or modify any segment register, and the code-section
6542 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6543 space as the data-section addresses you access your variables by and
6544 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6545 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6546 offset part.
6549 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6551 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6552 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6553 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6556 \S{32cunder} External Symbol Names
6558 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6559 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6560 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6561 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6562 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6563 underscore on their assembly-language names.
6565 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6566 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6567 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6568 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6569 though, the leading underscore should not be used.
6571 See also \k{opt-pfix}.
6573 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6575 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6576 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6577 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6578 the function doing the calling and the function which gets called.
6580 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6581 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6582 argument specified to the function is pushed last).
6584 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6585 control to the callee.
6587 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6588 actually necessary, in functions which do not need to access their
6589 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6590 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6591 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6592 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6593 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6594 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6596 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6597 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6598 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6599 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6600 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6601 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6602 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6603 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6604 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6605 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6606 and type of the remaining ones.
6608 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6609 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6610 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6612 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6613 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6614 of the value. Floating-point results are typically returned in
6615 \c{ST0}.
6617 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6618 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6619 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6621 \b When the caller regains control from the callee, the function
6622 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6623 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6624 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6625 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6626 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6627 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6628 removing.
6630 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6631 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6632 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6633 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6634 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6635 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6636 still pushed in right-to-left order.
6638 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6640 \c global  _myfunc
6642 \c _myfunc:
6643 \c         push    ebp
6644 \c         mov     ebp,esp
6645 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6646 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6648 \c         ; some more code
6650 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6651 \c         ret
6653 At the other end of the process, to call a C function from your
6654 assembly code, you would do something like this:
6656 \c extern  _printf
6658 \c         ; and then, further down...
6660 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6661 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6662 \c         call    _printf
6663 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6665 \c         ; then those data items...
6667 \c segment _DATA
6669 \c myint       dd   1234
6670 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6672 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6674 \c     int myint = 1234;
6675 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6678 \S{32cdata} Accessing Data Items
6680 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6681 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6682 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6683 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6684 accessed from assembler as
6686 \c           extern _i
6687 \c           mov eax,[_i]
6689 And to declare your own integer variable which C programs can access
6690 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6691 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6693 \c           global _j
6694 \c _j        dd 0
6696 To access a C array, you need to know the size of the components of
6697 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6698 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6699 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6700 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6701 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6702 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6703 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6704 are also 4 bytes long.
6706 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6707 the base of the structure to the field you are interested in. You
6708 can either do this by converting the C structure definition into a
6709 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6710 one offset and using just that.
6712 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6713 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6714 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6715 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6716 Typically, you might find that a structure like
6718 \c struct {
6719 \c     char c;
6720 \c     int i;
6721 \c } foo;
6723 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6724 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6725 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6726 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6727 out how your own compiler does it.
6730 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6732 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6733 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6734 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6735 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6736 the work involved in keeping track of the calling convention.
6738 An example of an assembly function using the macro set is given
6739 here:
6741 \c proc    _proc32
6743 \c %$i     arg
6744 \c %$j     arg
6745 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6746 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6747 \c         add     eax,[ebx]
6749 \c endproc
6751 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6752 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6753 integer. It returns \c{i + *j}.
6755 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6756 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6757 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6758 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6759 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6760 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6761 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6763 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6764 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
6765 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
6768 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
6769 Libraries}
6771 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
6772 because it contains support for \i{position-independent code}
6773 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
6774 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
6775 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
6777 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
6778 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
6779 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
6780 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
6782 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
6783 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
6784 of the running process. The contents of the library's code section
6785 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
6787 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
6788 this:
6790 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
6792 Instead, the linker provides an area of memory called the
6793 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
6794 constant distance from your library's code, so if you can find out
6795 where your library is loaded (which is typically done using a
6796 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
6797 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6798 linker-generated entries in the GOT.
6800 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6801 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6802 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6803 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6804 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6805 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
6808 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
6810 Each code module in your shared library should define the GOT as an
6811 external symbol:
6813 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
6814 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
6816 At the beginning of any function in your shared library which plans
6817 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
6818 address of the GOT. This is typically done by writing the function
6819 in this form:
6821 \c func:   push    ebp
6822 \c         mov     ebp,esp
6823 \c         push    ebx
6824 \c         call    .get_GOT
6825 \c .get_GOT:
6826 \c         pop     ebx
6827 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
6829 \c         ; the function body comes here
6831 \c         mov     ebx,[ebp-4]
6832 \c         mov     esp,ebp
6833 \c         pop     ebp
6834 \c         ret
6836 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
6837 second leading underscore.)
6839 The first two lines of this function are simply the standard C
6840 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
6841 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
6842 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
6843 libraries use this register to store the address of the GOT.
6845 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
6846 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
6847 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
6848 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
6849 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
6850 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
6851 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
6852 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
6853 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
6854 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
6855 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
6856 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
6857 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
6858 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
6859 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
6860 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
6862 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
6863 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
6864 those three instructions into a macro and safely ignore them:
6866 \c %macro  get_GOT 0
6868 \c         call    %%getgot
6869 \c   %%getgot:
6870 \c         pop     ebx
6871 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
6873 \c %endmacro
6875 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
6877 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
6878 your data items. Most variables will reside in the sections you have
6879 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
6880 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
6881 way this works is like this:
6883 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
6885 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
6886 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
6887 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
6888 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
6890 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
6891 them, they are shared between code modules in the library, but do
6892 not get exported from the library to the program that loaded it.
6893 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
6894 can access them in the same way as local variables, using the above
6895 \c{..gotoff} mechanism.
6897 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
6898 handles this relocation type, there must be at least one non-local
6899 symbol in the same section as the address you're trying to access.
6902 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
6904 If your library needs to get at an external variable (external to
6905 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
6906 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
6907 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
6908 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
6909 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
6910 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
6911 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
6912 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
6913 you would code
6915 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
6917 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
6918 linker, when it builds the shared library, collects together every
6919 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
6920 has every necessary entry present.
6922 Common variables must also be accessed in this way.
6925 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
6927 If you want to export symbols to the user of the library, you have
6928 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
6929 you have to give the size of the data item. This is because the
6930 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
6931 entries for any exported functions, and also moves exported data
6932 items away from the library's data section in which they were
6933 declared.
6935 So to export a function to users of the library, you must use
6937 \c global  func:function           ; declare it as a function
6939 \c func:   push    ebp
6941 \c         ; etc.
6943 And to export a data item such as an array, you would have to code
6945 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
6947 \c array:  resd    128
6948 \c .end:
6950 Be careful: If you export a variable to the library user, by
6951 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
6952 end up living in the data section of the main program, rather than
6953 in your library's data section, where you declared it. So you will
6954 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
6955 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
6956 effectively, it has become).
6958 Equally, if you need to store the address of an exported global in
6959 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
6960 sort of code:
6962 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
6964 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
6965 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
6966 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
6967 pointing at your data section instead of at the exported global
6968 which resides elsewhere.
6970 Instead of the above code, then, you must write
6972 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
6974 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
6975 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
6976 at that address, rather than just relocating by section base.
6978 Either method will work for functions: referring to one of your
6979 functions by means of
6981 \c funcptr:        dd      my_function
6983 will give the user the address of the code you wrote, whereas
6985 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
6987 will give the address of the procedure linkage table for the
6988 function, which is where the calling program will \e{believe} the
6989 function lives. Either address is a valid way to call the function.
6992 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
6994 Calling procedures outside your shared library has to be done by
6995 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
6996 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
6997 library code can make calls to the PLT in a position-independent
6998 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
6999 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7000 in the main program can be transparently passed off to their real
7001 destinations.
7003 To call an external routine, you must use another special PIC
7004 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7005 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7006 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7007 ..plt}.
7010 \S{link} Generating the Library File
7012 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7013 you then generate your shared library with a command such as
7015 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7016 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7018 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7019 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7020 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7021 library file name, with a version number, into the library:
7023 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7025 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7026 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7029 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7031 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7032 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7033 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7034 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7035 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7036 one, or jumps between different-size segments.
7039 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7041 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7042 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7043 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7044 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7045 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7046 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7047 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7048 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7050 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7051 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7052 segment, so just coding, for example,
7054 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7056 will not work, since the offset part of the address will be
7057 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7058 one.
7060 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7061 generate the required instruction by coding it manually, using
7062 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7063 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7065 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7067 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7068 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7069 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7070 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7071 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7072 segment to a 32-bit one.
7074 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7075 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7077 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7079 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7080 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7081 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7084 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7085 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7087 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7088 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7089 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7090 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7091 32-bit segment, or vice versa.
7093 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7094 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7095 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7096 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7098 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7099 the address, since any effective address containing a 32-bit
7100 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7102 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7103 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7105 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7106 instruction and a register) if you already know the precise offset
7107 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7108 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7109 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7111 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7112 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7114 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7116 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7117 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7118 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7120 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7122 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7123 which controls the size of the data stored at the address, with the
7124 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7125 address itself. The two can quite easily be different:
7127 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7129 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7130 offset.
7132 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7133 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7135 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7137 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7138 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7139 offset), and calls that address.
7142 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7144 The other way you might want to access data might be using the
7145 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7146 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7147 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7148 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7150 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7151 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7152 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7153 desired address into \c{ESI} and then code
7155 \c         a32     lodsb
7157 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7158 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7159 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7160 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7162 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7163 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7164 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7165 instructions with implicit addressing:
7166 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7167 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7168 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7169 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7170 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7171 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7172 Also, the
7173 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7174 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7175 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7176 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7177 size from the code segment.
7179 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7180 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7181 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7182 give the value of the segment register being manipulated. To force
7183 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7184 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7186 \c         o16 push    ss
7187 \c         o16 push    ds
7189 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7190 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7191 one.
7193 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7194 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7197 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7199 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7200 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7201 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7202 write position-independent code for shared libraries.
7204 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7205 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7206 registers, which still add their bases.
7208 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7209 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7210 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7211 probably desirable to make that the default, using the directive
7212 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7214 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7215 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7216 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7217 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7218 Please see the ABI documentation for your platform.
7220 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7221 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7222 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7223 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7225 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7226 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7227 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7228 set to zero.
7230 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7232 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7233 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
7235 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7236 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7237 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7238 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7240 This is consistent with the AMD documentation and most other
7241 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7242 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7243 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7244 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7245 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7246 can be used for this purpose.
7248 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7250 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7251 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7252 immediates to 32 bits.
7254 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7256 \c      MOV reg64,imm64
7258 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7259 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7260 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7261 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7262 immediate as \c{DWORD}:
7264 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7265 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7266 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7267 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7269 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7271 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7272 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7273 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7274 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7275 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7276 displacement size as \c{QWORD}:
7278 \c      default abs
7280 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7281 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7282 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7284 \c      default rel
7286 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7287 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7288 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7289 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7291 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7292 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7294 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7296 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7298 \W{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}\c{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}
7300 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7301 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7303 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7304 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7305 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7306 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7307 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7309 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7311 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7312 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7313 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7314 stack, and returned in \c{ST(0)} and \c{ST(1)}.
7316 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7318 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7320 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7322 \c      void foo(long a, double b, int c)
7324 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7326 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7328 The Win64 ABI is described at:
7330 \W{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}\c{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}
7332 What follows is a simplified summary.
7334 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7335 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7336 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7337 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7338 use by the function without saving.
7340 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7342 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7343 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7344 return is \c{XMM0} only.
7346 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7348 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7350 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7352 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7354 \C{trouble} Troubleshooting
7356 This chapter describes some of the common problems that users have
7357 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7358 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7359 that isn't listed here.
7362 \H{problems} Common Problems
7364 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7366 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7367 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7368 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7369 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7370 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7371 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7372 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7373 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7374 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7377 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7379 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7380 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7381 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7382 longer.
7384 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7385 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7386 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7387 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7388 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7389 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7390 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7391 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7392 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7393 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7394 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7395 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7398 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7400 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7401 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7402 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7403 sector, people who are used to MASM tend to code
7405 \c         ORG 0
7407 \c         ; some boot sector code
7409 \c         ORG 510
7410 \c         DW 0xAA55
7412 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7413 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7414 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7416 \c         ORG 0
7418 \c         ; some boot sector code
7420 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7421 \c         DW 0xAA55
7423 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7424 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7425 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7426 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7427 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7428 find out what's wrong with it.
7431 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7433 The other common problem with the above code is people who write the
7434 \c{TIMES} line as
7436 \c         TIMES 510-$ DB 0
7438 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7439 the difference between them is also a pure number and can happily be
7440 fed to \c{TIMES}.
7442 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7443 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7444 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7445 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7446 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7447 information back to the expression evaluator. So from the
7448 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7449 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7450 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7451 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7453 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7454 line in the form
7456 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7458 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7459 and so their difference is a pure number. This will solve the
7460 problem and generate sensible code.
7463 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7465 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7466 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7467 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7468 \i\c{bugtracker} at
7469 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7470 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7471 contacts in \k{contact}.
7473 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7474 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7475 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7476 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7477 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7478 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7479 there.
7481 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7482 information:
7484 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7485 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7487 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7488 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7489 you were using the standard distribution binaries out of the
7490 archive. If you were using a locally built executable, try to
7491 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7492 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7495 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7496 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7497 \c{NASMENV} environment variable if any.
7499 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7500 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7501 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7502 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7503 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7504 compiler, what version, and what command line or options you used.
7505 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7506 with the command-line version of the compiler.)
7508 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7509 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7510 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7511 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7512 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7513 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7514 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7515 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7516 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7517 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7518 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7519 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7520 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7522 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7523 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7524 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7525 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7526 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7527 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7528 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7529 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7530 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7531 should be 77 instead'.
7533 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7534 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7535 generates the same file, or whether the problem is related to
7536 portability issues between our development platforms and yours. We
7537 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7538 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7539 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7540 for us.
7542 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7543 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7544 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7545 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7546 differently from us.
7549 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7551                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7553 \H{ndisintro} Introduction
7556 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7557 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7558 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7559 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7560 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7562 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7563 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7564 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7565 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7566 disassembles.
7569 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7571 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7572 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7573 are on a Unix system.
7576 \H{ndisrun} Running NDISASM
7578 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7580 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7582 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7583 provided of course that you remember to specify which it is to work
7584 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7585 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7587 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7588 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7589 summary of command line options.
7592 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7594 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7595 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7596 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7597 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7598 this.
7600 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7601 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7602 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7603 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7604 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7606 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7608 \c        ndisasm -o100h filename.com
7610 will do the trick.
7613 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7615 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7616 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7617 will faithfully plough through the data section, producing machine
7618 instructions wherever it can (although most of them will look
7619 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7620 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7621 Then it will reach the code section.
7623 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7624 instruction from part of the data section, and its file position is
7625 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7626 entirely possible that another spurious instruction will get
7627 generated, starting with the final byte of the data section, and
7628 then the correct first instruction in the code section will not be
7629 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7630 ideal.
7632 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7633 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7634 only handle 8192 sync points internally). The definition of a sync
7635 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7636 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7637 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7638 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7639 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7640 the instructions in your code section.
7642 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7643 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7644 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7647 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7649 rather than
7651 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7653 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7654 to, just by repeating the \c{-s} option.
7657 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7658 \I\c{auto-sync}
7660 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7661 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7662 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7663 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7664 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7665 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7666 needed.
7668 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7669 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7670 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7671 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7673 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7674 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7675 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7676 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7677 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7678 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7679 processed, there isn't much it can do about it...)
7681 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7682 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7683 the register contains) or involves a segment address (in which case
7684 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7685 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7687 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7688 points in all the right places, and save you from having to place
7689 any sync points manually. However, it should be stressed that
7690 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7691 you may still have to place some manually.
7693 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7694 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7695 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7696 options.
7698 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7699 fluke, something in your data section should disassemble to a
7700 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7701 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7702 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7703 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7704 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7705 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7706 suppress disassembly of the data area.
7709 \S{ndisother} Other Options
7711 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7712 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7713 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7714 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7716 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7717 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7718 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7719 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7720 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7721 anyway.
7724 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7726 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7727 possible, should be sent to
7728 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7729 developer's site at
7730 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7731 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7732 new features as well.
7734 \A{inslist} \i{Instruction List}
7736 \H{inslistintro} Introduction
7738 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7739 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7740 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7741  when appropriate, one or more usage flags.
7743 \& inslist.src
7745 \A{changelog} \i{NASM Version History}
7747 \& changes.src