preproc: introduce alias smacros, cleanups
[nasm.git] / doc / nasmdoc.src
blobcb6fdc6a4cef330630d9e149b7cc52ebd54ee4ad
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2018 The NASM Authors - All Rights Reserved
4 \#   See the file AUTHORS included with the NASM distribution for
5 \#   the specific copyright holders.
6 \#
7 \#   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8 \#   modification, are permitted provided that the following
9 \#   conditions are met:
11 \#   * Redistributions of source code must retain the above copyright
12 \#     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13 \#   * Redistributions in binary form must reproduce the above
14 \#     copyright notice, this list of conditions and the following
15 \#     disclaimer in the documentation and/or other materials provided
16 \#     with the distribution.
18 \#     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
19 \#     CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
20 \#     INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
21 \#     MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22 \#     DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
23 \#     CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24 \#     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
25 \#     NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
26 \#     LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27 \#     HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
28 \#     CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
29 \#     OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
30 \#     EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
32 \# --------------------------------------------------------------------------
34 \# Source code to NASM documentation
37 \M{category}{Programming}
38 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
39 \M{year}{1996-2017}
40 \M{author}{The NASM Development Team}
41 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
42 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "LICENSE" distributed in the NASM archive.}
43 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
44 \M{infoname}{NASM}
45 \M{infofile}{nasm}
46 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
47 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
48 \M{logoyadj}{-72}
50 \& version.src
52 \IR{-D} \c{-D} option
53 \IR{-E} \c{-E} option
54 \IR{-F} \c{-F} option
55 \IR{-I} \c{-I} option
56 \IR{-M} \c{-M} option
57 \IR{-MD} \c{-MD} option
58 \IR{-MF} \c{-MF} option
59 \IR{-MG} \c{-MG} option
60 \IR{-MP} \c{-MP} option
61 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
62 \IR{-MT} \c{-MT} option
63 \IR{-MW} \c{-MW} option
64 \IR{-O} \c{-O} option
65 \IR{-P} \c{-P} option
66 \IR{-U} \c{-U} option
67 \IR{-X} \c{-X} option
68 \IR{-a} \c{-a} option
69 \IR{-d} \c{-d} option
70 \IR{-e} \c{-e} option
71 \IR{-f} \c{-f} option
72 \IR{-g} \c{-g} option
73 \IR{-i} \c{-i} option
74 \IR{-l} \c{-l} option
75 \IR{-o} \c{-o} option
76 \IR{-p} \c{-p} option
77 \IR{-s} \c{-s} option
78 \IR{-u} \c{-u} option
79 \IR{-v} \c{-v} option
80 \IR{-W} \c{-W} option
81 \IR{-Werror} \c{-Werror} option
82 \IR{-Wno-error} \c{-Wno-error} option
83 \IR{-w} \c{-w} option
84 \IR{-y} \c{-y} option
85 \IR{-Z} \c{-Z} option
86 \IR{!=} \c{!=} operator
87 \IR{$, here} \c{$}, Here token
88 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
89 \IR{$$} \c{$$} token
90 \IR{%} \c{%} operator
91 \IR{%%} \c{%%} operator
92 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
93 \IA{%-1}{%+1}
94 \IR{%0} \c{%0} parameter count
95 \IR{&} \c{&} operator
96 \IR{&&} \c{&&} operator
97 \IR{*} \c{*} operator
98 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
99 \IR{/} \c{/} operator
100 \IR{//} \c{//} operator
101 \IR{<} \c{<} operator
102 \IR{<<} \c{<<} operator
103 \IR{<=} \c{<=} operator
104 \IR{<>} \c{<>} operator
105 \IR{=} \c{=} operator
106 \IR{==} \c{==} operator
107 \IR{>} \c{>} operator
108 \IR{>=} \c{>=} operator
109 \IR{>>} \c{>>} operator
110 \IR{?} \c{?} MASM syntax
111 \IR{^} \c{^} operator
112 \IR{^^} \c{^^} operator
113 \IR{|} \c{|} operator
114 \IR{||} \c{||} operator
115 \IR{~} \c{~} operator
116 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
117 \IA{%$$}{%$}
118 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
119 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
120 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
121 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
122 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
123 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
124 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
125 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in ELF sections
126 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
127 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of ELF common
128 variables
129 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
130 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
131 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
132 \IR{bin} \c{bin} output format
133 \IR{bitwise and} bitwise AND
134 \IR{bitwise or} bitwise OR
135 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
136 \IR{block ifs} block IFs
137 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
138 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
139 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
140 \IR{bsd} BSD
141 \IR{c calling convention} C calling convention
142 \IR{c symbol names} C symbol names
143 \IA{critical expressions}{critical expression}
144 \IA{command line}{command-line}
145 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
146 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
147 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
148 \IA{character constants}{character constant}
149 \IR{codeview} CodeView debugging format
150 \IR{common object file format} Common Object File Format
151 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
152 in ELF
153 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, ELF extensions to
154 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
155 \IR{declaring structure} declaring structures
156 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
157 \IR{devpac} DevPac
158 \IR{djgpp} DJGPP
159 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
160 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
161 \IR{dos} DOS
162 \IR{dos archive} DOS archive
163 \IR{dos source archive} DOS source archive
164 \IA{effective address}{effective addresses}
165 \IA{effective-address}{effective addresses}
166 \IR{elf} ELF
167 \IR{elf, 16-bit code} ELF, 16-bit code
168 \IR{elf, debug formats} ELF, debug formats
169 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
170 \IR{elf32} \c{elf32}
171 \IR{elf64} \c{elf64}
172 \IR{elfx32} \c{elfx32}
173 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
174 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
175 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
176 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
177 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
178 \IR{freebsd} FreeBSD
179 \IR{freelink} FreeLink
180 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
181 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
182 convention
183 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
184 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, ELF extensions to
185 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
186 \IR{got} GOT
187 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
188 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
189 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
190 \IR{intel number formats} Intel number formats
191 \IR{linux, elf} Linux, ELF
192 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
193 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
194 \IR{logical and} logical AND
195 \IR{logical or} logical OR
196 \IR{logical xor} logical XOR
197 \IR{mach object file format} Mach, object file format
198 \IA{mach-o}{macho}
199 \IR{mach-o} Mach-O, object file format
200 \IR{macho32} \c{macho32}
201 \IR{macho64} \c{macho64}
202 \IR{macos x} MacOS X
203 \IR{masm} MASM
204 \IA{memory reference}{memory references}
205 \IR{minix} Minix
206 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
207 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
208 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
209 \IR{mmx registers} MMX registers
210 \IA{modr/m}{modr/m byte}
211 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
212 \IR{ms-dos} MS-DOS
213 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
214 \IR{multipush} \c{multipush} macro
215 \IR{nan} NaN
216 \IR{nasm version} NASM version
217 \IR{netbsd} NetBSD
218 \IR{nsis} NSIS
219 \IR{nullsoft scriptable installer} Nullsoft Scriptable Installer
220 \IR{omf} OMF
221 \IR{openbsd} OpenBSD
222 \IR{operating system} operating system
223 \IR{os/2} OS/2
224 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
225 \IR{passes} passes, assembly
226 \IR{perl} Perl
227 \IR{pic} PIC
228 \IR{pharlap} PharLap
229 \IR{plt} PLT
230 \IR{plt} \c{PLT} relocations
231 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
232 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
233 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
234 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
235 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
236 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
237 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
238 Object File Format
239 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
240 \IA{repeating}{repeating code}
241 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in ELF
242 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
243 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
244 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
245 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, ELF extensions to
246 \IR{section, macho extensions to} \c{SECTION}, \c{macho} extensions to
247 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
248 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
249 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
250 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, ELF extensions to
251 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
252 \IR{shift command} \c{shift} command
253 \IA{sib}{sib byte}
254 \IR{sib byte} SIB byte
255 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
256 \IA{sectalign}{sectalign}
257 \IR{solaris x86} Solaris x86
258 \IA{standard section names}{standardized section names}
259 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
260 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
261 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
262 \IR{thread local storage in elf} thread local storage, in ELF
263 \IR{thread local storage in mach-o} thread local storage, in \c{macho}
264 \IR{tlink} \c{TLINK}
265 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
266 \IR{unicode} Unicode
267 \IR{unix} Unix
268 \IR{utf-8} UTF-8
269 \IR{utf-16} UTF-16
270 \IR{utf-32} UTF-32
271 \IA{sco unix}{unix, sco}
272 \IR{unix, sco} Unix, SCO
273 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
274 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
275 \IA{unix system v}{unix, system v}
276 \IR{unix, system v} Unix, System V
277 \IR{unixware} UnixWare
278 \IR{val} VAL
279 \IR{version number of nasm} version number of NASM
280 \IR{visual c++} Visual C++
281 \IR{www page} WWW page
282 \IR{win32} Win32
283 \IR{win32} Win64
284 \IR{windows} Windows
285 \IR{windows 95} Windows 95
286 \IR{windows nt} Windows NT
287 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
288 \# \IC{program entry point}{start point, program}
289 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
290 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
291 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
294 \C{intro} Introduction
296 \H{whatsnasm} What Is NASM?
298 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
299 for portability and modularity. It supports a range of object file
300 formats, including Linux and *BSD \c{a.out}, ELF, Mach-O, 16-bit and
301 32-bit \c{.obj} (OMF) format, COFF (including its Win32 and Win64
302 variants.) It can also output plain binary files, Intel hex and
303 Motorola S-Record formats. Its syntax is designed to be simple and
304 easy to understand, similar to the syntax in the Intel Software
305 Developer Manual with minimal complexity. It supports all currently
306 known x86 architectural extensions, and has strong support for macros.
308 NASM also comes with a set of utilities for handling its own RDOFF2
309 object-file format.
311 \S{legal} \i{License} Conditions
313 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
314 distribution archive, for the license conditions under which you may
315 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
316 known as the simplified BSD license.
318 Copyright 1996-2017 the NASM Authors - All rights reserved.
320 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
321 modification, are permitted provided that the following conditions are
322 met:
324 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
325 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
327 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
328 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
329 documentation and/or other materials provided with the distribution.
331 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
332 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
333 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
334 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
335 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
336 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
337 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
338 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
339 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
340 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
341 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
342 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
343 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
345 \C{running} Running NASM
347 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
349 To assemble a file, you issue a command of the form
351 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
353 For example,
355 \c nasm -f elf myfile.asm
357 will assemble \c{myfile.asm} into an ELF object file \c{myfile.o}. And
359 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
361 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
363 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
364 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
365 to give a listing file name, for example:
367 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
369 To get further usage instructions from NASM, try typing
371 \c nasm -h
373 The option \c{--help} is an alias for the \c{-h} option.
375 The option \c{-hf} will also list the available output file formats,
376 and what they are.
378 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
379 or ELF, type
381 \c file nasm
383 (in the directory in which you put the NASM binary when you
384 installed it). If it says something like
386 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
388 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
389 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
391 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
393 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
394 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
395 and are rare these days.)
397 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
398 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
399 messages.
402 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
404 NASM will normally choose the name of your output file for you;
405 precisely how it does this is dependent on the object file format.
406 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
407 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
408 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
409 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
410 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
411 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
412 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
413 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
414 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
416 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
417 has the same name as the input file, in which case it will give a
418 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
420 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
421 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
422 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
423 with the name you wish for the output file, either with or without
424 an intervening space. For example:
426 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
427 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
429 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
430 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
433 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
435 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
436 output file format for you itself. In the distribution versions of
437 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
438 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
439 choose what you want the default to be.
441 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
442 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
444 A complete list of the available output file formats can be given by
445 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
448 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
450 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
451 optional space) by a file name, NASM will generate a
452 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
453 code are listed on the left, and the actual source code, with
454 expansions of multi-line macros (except those which specifically
455 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
456 right. For example:
458 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
460 If a list file is selected, you may turn off listing for a
461 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
462 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
463 form" (without the brackets). This can be used to list only
464 sections of interest, avoiding excessively long listings.
467 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
469 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
470 This can be redirected to a file for further processing. For example:
472 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
475 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
477 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
478 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
479 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
480 dependency list without a prefix.
483 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
485 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
486 output to a file, rather than to stdout.  For example:
488 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
491 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
493 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
494 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
495 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
496 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
497 updated dependencies with every assembly session.  For example:
499 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
501 If the argument after \c{-MD} is an option rather than a filename,
502 then the output filename is the first applicable one of:
504 \b the filename set in the \c{-MF} option;
506 \b the output filename from the \c{-o} option with \c{.d} appended;
508 \b the input filename with the extension set to \c{.d}.
511 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
513 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
514 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
515 specified by the \c{-o} option.
518 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
520 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
521 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
522 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
523 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
524 is specified) is automatically quoted.
527 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
529 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
530 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
531 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
532 file has been removed.
535 \S{opt-MW} The \i\c{-MW} Option: Watcom Make quoting style
537 This option causes NASM to attempt to quote dependencies according to
538 Watcom Make conventions rather than POSIX Make conventions (also used
539 by most other Make variants.)  This quotes \c{#} as \c{$#} rather than
540 \c{\\#}, uses \c{&} rather than \c{\\} for continuation lines, and
541 encloses filenames containing whitespace in double quotes.
544 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
546 This option is used to select the format of the debug information
547 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
548 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
549 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
550 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
551 if \c{-F} is specified.
553 A complete list of the available debug file formats for an output
554 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
555 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
557 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option,
558 see \k{dbgfmt}.
561 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
563 This option can be used to generate debugging information in the specified
564 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
565 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
566 If no debug information is currently implemented in the selected output
567 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
570 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
572 This option can be used to select an error reporting format for any
573 error messages that might be produced by NASM.
575 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
576 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
577 the default and looks like this:
579 \c filename.asm:65: error: specific error message
581 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
582 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
583 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
584 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
585 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
587 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
588 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
590 \c filename.asm(65) : error: specific error message
592 where the only difference is that the line number is in parentheses
593 instead of being delimited by colons.
595 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
597 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
599 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
600 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
601 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
602 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
603 example) you want to load them into an editor.
605 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
606 which causes errors to be sent to the specified files rather than
607 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
608 the errors into a file by typing
610 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
612 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
613 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
614 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
616 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
618 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
619 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
620 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
621 program, you can type:
623 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
625 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
628 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
630 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
631 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
632 search for the given file not only in the current directory, but also
633 in any directories specified on the command line by the use of the
634 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
635 library}, for example, by typing
637 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
639 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
640 optional).
642 Prior NASM 2.14 a path provided in the option has been considered as
643 a verbatim copy and providing a path separator been up to a caller.
644 One could implicitly concatenate a search path together with a filename.
645 Still this was rather a trick than something useful. Now the trailing
646 path separator is made to always present, thus \c{-ifoo} will be
647 considered as the \c{-ifoo/} directory.
649 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
650 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
651 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
652 \k{nasmenv}).
654 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
655 be specified as \c{-I}.
658 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
660 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
661 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
662 option. So running
664 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
666 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
667 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
669 \c{--include} option is also accepted.
671 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
672 option can also be specified as \c{-P}.
676 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
678 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
679 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
680 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
681 could code
683 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
685 as an alternative to placing the directive
687 \c %define FOO 100
689 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
690 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
691 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
692 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
693 \c{-dDEBUG}.
695 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
696 be specified as \c{-D}.
699 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
701 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
702 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
703 option specified earlier on the command lines.
705 For example, the following command line:
707 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
709 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
710 program. This is useful to override options specified at a different
711 point in a Makefile.
713 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
714 be specified as \c{-U}.
717 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
719 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
720 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
721 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
722 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
723 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
724 if the \c{-o} option is also used).
726 This option cannot be applied to programs which require the
727 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
728 which depend on the values of symbols: so code such as
730 \c %assign tablesize ($-tablestart)
732 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
734 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
735 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
736 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
738 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
740 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
741 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
742 completely and assume the compiler has already done it, to save time
743 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
744 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
745 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
748 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
750 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
751 levels of optimization. Multiple flags can be specified after the
752 \c{-O} options, some of which can be combined in a single option,
753 e.g. \c{-Oxv}.
755 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
756         if a short form is not specified, except conditional jumps.
757         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
759 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
760         which will fit in a signed byte are optimized,
761         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
762         to the long form unless otherwise specified.
764 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
765         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
766         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
767         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
768         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
769         one. This number has no effect on the actual number of passes.
771 \b \c{-Ov}: At the end of assembly, print the number of passes
772         actually executed.
774 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
775 since NASM 2.09.
777 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
778 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
781 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
783 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
784 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
786 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
788 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
789 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
790 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
791 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
792 Note that you lose the ability to override the default address type for
793 the instruction.
795 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
796 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
797 \c{include}, \c{local})
799 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
801 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
802 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
803 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
804 conditions are reported like errors, but come up with the word
805 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
806 generating an output file and returning a success status to the
807 operating system.
809 Some conditions are even less severe than that: they are only
810 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
811 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
812 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
813 name, for example \c{label-orphan}; you can enable warnings of
814 this class by the command-line option \c{-w+label-orphan} and
815 disable it by \c{-w-label-orphan}.
817 The current \i{warning classes} are:
819 \& warnings.src
821 Since version 2.00, NASM has also supported the \c{gcc}-like syntax
822 \c{-Wwarning-class} and \c{-Wno-warning-class} instead of
823 \c{-w+warning-class} and \c{-w-warning-class}, respectively; both
824 syntaxes work identically.
826 The option \c{-w+error} or \i\c{-Werror} can be used to treat warnings
827 as errors.  This can be controlled on a per warning class basis
828 (\c{-w+error=}\e{warning-class} or \c{-Werror=}\e{warning-class});
829 if no \e{warning-class} is specified NASM treats it as
830 \c{-w+error=all}; the same applies to \c{-w-error} or
831 \i\c{-Wno-error},
832 of course.
834 In addition, you can control warnings in the source code itself, using
835 the \i\c{[WARNING]} directive.  See \k{asmdir-warning}.
838 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
840 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
841 and the date on which it was compiled.
843 You will need the version number if you report a bug.
845 For command-line compatibility with Yasm, the form \i\c{--v} is also
846 accepted for this option starting in NASM version 2.11.05.
848 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
850 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
851 debug info formats for the given output format. The default format
852 is indicated by an asterisk. For example:
854 \c nasm -f elf -y
856 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
857 \c   ('*' denotes default):
858 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
859 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
862 \S{opt-pfix} The \i\c{--(g|l)prefix}, \i\c{--(g|l)postfix} Options.
864 The \c{--(g)prefix} options prepend the given argument
865 to all \c{extern}, \c{common}, \c{static}, and \c{global} symbols, and the
866 \c{--lprefix} option prepends to all other symbols. Similarly,
867 \c{--(g)postfix} and \c{--lpostfix} options append
868 the argument in the exactly same way as the \c{--xxprefix} options does.
870 Running this:
872 \c nasm -f macho --gprefix _
874 is equivalent to place the directive with \c{%pragma macho gprefix _}
875 at the start of the file (\k{mangling}). It will prepend the underscore
876 to all global and external variables, as C requires it in some, but not all,
877 system calling conventions.
879 \S{opt-pragma} The \i\c{--pragma} Option
881 NASM accepts an argument as \c{%pragma} option, which is like placing
882 a \c{%pragma} preprocess statement at the beginning of the source.
883 Running this:
885 \c nasm -f macho --pragma "macho gprefix _"
887 is equivalent to the example in \k{opt-pfix}.
890 \S{opt-before} The \i\c{--before} Option
892 A preprocess statement can be accepted with this option. The example
893 shown in \k{opt-pragma} is the same as running this:
895 \c nasm -f macho --before "%pragma macho gprefix _"
898 \S{opt-limit} The \i\c{--limit-X} Option
900 This option allows user to setup various maximum values for these:
902 \b\c{--limit-passes}: Number of maximum allowed passes. Default is
903 effectively unlimited.
905 \b\c{--limit-stalled-passes}: Maximum number of allowed unfinished
906 passes. Default is 1000.
908 \b\c{--limit-macro-levels}: Define maximum depth of macro expansion
909 (in preprocess). Default is 1000000.
911 \b\c{--limit-rep}: Maximum number of allowed preprocessor loop, defined
912 under \c{%rep}. Default is 1000000.
914 \b\c{--limit-eval}: This number sets the boundary condition of allowed
915 expression length. Default is 1000000.
917 \b\c{--limit-lines}: Total number of source lines as allowed to be
918 processed. Default is 2000000000.
920 In example, running this limits the maximum line count to be 1000.
922 \c nasm --limit-lines 1000
925 \S{opt-keep-all} The \i\c{--keep-all} Option
927 This option prevents NASM from deleting any output files even if an
928 error happens.
930 \S{opt-no-line} The \i\c{--no-line} Option
932 If this option is given, all \i\c{%line} directives in the source code
933 are ignored. This can be useful for debugging already preprocessed
934 code. See \k{line}.
937 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
939 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
940 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
941 processed before the real command line. You can use this to define
942 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
943 options in the \c{NASMENV} variable.
945 The value of the variable is split up at white space, so that the
946 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
947 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
948 what you might want, because it will be split at the space and the
949 NASM command-line processing will get confused by the two
950 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
952 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
953 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
954 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
955 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
956 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
957 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
959 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
960 changed with version 0.98.31.
963 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
965 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
966 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
967 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
968 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
969 skipping this section.
972 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
974 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
975 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
976 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
977 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
978 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
979 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
980 will distinguish between labels differing only in case.
983 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
985 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
986 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
987 practical, for the user to look at a single line of NASM code
988 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
989 if you declare, for example,
991 \c foo     equ     1
992 \c bar     dw      2
994 then the two lines of code
996 \c         mov     ax,foo
997 \c         mov     ax,bar
999 generate completely different opcodes, despite having
1000 identical-looking syntaxes.
1002 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1003 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1004 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1005 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1006 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1007 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1008 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1009 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1011 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1012 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1013 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1014 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1015 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1016 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1018 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1019 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1020 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1021 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1022 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1023 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1024 \e{everything} is a label.
1026 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1027 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1028 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1029 portion outside square brackets and another portion inside. The
1030 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1031 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1034 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1036 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1037 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1038 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1039 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1040 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1041 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1042 \c{mov word [var],2}.
1044 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1045 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1046 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1047 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1048 the strings being manipulated.
1051 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1053 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1054 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1055 choose to put in your segment registers, and will never
1056 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1059 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1061 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1062 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1063 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1064 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1065 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1066 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1067 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1068 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1069 track of which external variable definitions are far and which are
1070 near.
1073 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1075 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1076 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1077 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1078 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1080 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1081 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1082 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1083 on a misunderstanding by the authors.
1086 \S{qsother} Other Differences
1088 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1089 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1091 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1092 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1093 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1094 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1095 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1096 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1097 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1099 In addition to all of this, macros and directives work completely
1100 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1101 details.
1104 \C{lang} The NASM Language
1106 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1108 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1109 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1110 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1112 \c label:    instruction operands        ; comment
1114 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1115 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1116 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1117 presence and nature of the instruction field.
1119 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1120 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1121 backslash-ended line.
1123 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1124 have white space before them, or instructions may have no space
1125 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1126 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1127 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1128 valid source line which does nothing but define a label. Running
1129 NASM with the command-line option
1130 \I{label-orphan}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1131 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1133 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1134 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1135 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1136 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1137 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1138 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1139 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1140 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1141 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1142 an identifier is 4095 characters.
1144 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1145 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1146 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1147 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ}, \c{REPNE}/\c{REPNZ},
1148 \c{XACQUIRE}/\c{XRELEASE} or \c{BND}/\c{NOBND}, in the usual way. Explicit
1149 \I{address-size prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1150 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1151 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1152 override}segment register as an instruction prefix: coding
1153 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1154 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1155 syntactic features of the language, but for instructions such as
1156 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1157 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1158 \c{es lodsb}.
1160 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1161 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1162 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1164 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1165 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1167 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1168 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1169 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1170 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1171 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1172 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1174 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1175 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1176 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1177 \# Details of
1178 \# all forms of each supported instruction are given in
1179 \# \k{iref}.
1180 For example, you can code:
1182 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1183 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1185 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1186 \c         fadd    to st1          ; so does this
1188 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1189 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1190 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1193 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1195 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1196 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1197 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1198 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1199 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \i{uninitialized} counterparts
1200 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1201 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the
1202 \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1205 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1207 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1208 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1209 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1210 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1212 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1213 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1214 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1215 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1216 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1217 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1218 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1219 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1220 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1221 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1222 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1223 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1224 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1226 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1227 as operands.
1230 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1232 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1233 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1234 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1235 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1236 words, doublewords or whatever to reserve.  As stated in \k{qsother},
1237 NASM does not support the MASM/TASM syntax of reserving uninitialized
1238 space by writing \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it
1239 does instead. The operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a
1240 \i\e{critical expression}: see \k{crit}.
1242 For example:
1244 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1245 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1246 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1247 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1248 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers
1250 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1252 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1253 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1254 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1255 directly into a game executable file. It can be called in one of
1256 these three ways:
1258 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1259 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1260 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1261 \c                                    ; actually include at most 512
1263 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1264 macro version searches for the file in the include file search path
1265 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1266 overridden if desired.
1269 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1271 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1272 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1273 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1274 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1275 example,
1277 \c message         db      'hello, world'
1278 \c msglen          equ     $-message
1280 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1281 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1282 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1283 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1284 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1285 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1288 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1290 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1291 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1292 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1293 code
1295 \c zerobuf:        times 64 db 0
1297 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1298 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1299 \e{expression}, so you can do things like
1301 \c buffer: db      'hello, world'
1302 \c         times 64-$+buffer db ' '
1304 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1305 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1306 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1308 \c         times 100 movsb
1310 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1311 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1312 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1314 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1316 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1317 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1318 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1319 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1320 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1323 \H{effaddr} Effective Addresses
1325 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1326 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1327 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1328 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1329 example:
1331 \c wordvar dw      123
1332 \c         mov     ax,[wordvar]
1333 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1334 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1336 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1337 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1339 More complicated effective addresses, such as those involving more
1340 than one register, work in exactly the same way:
1342 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1343 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1345 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1346 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1347 all right:
1349 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1350 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1352 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1353 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1354 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1355 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1356 generate the latter on the grounds that the former requires four
1357 bytes to store a zero offset.
1359 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1360 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1361 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1362 default segment registers.
1364 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1365 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1366 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1367 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1368 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1369 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1370 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1371 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1372 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1373 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1374 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1376 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1377 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1378 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1379 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1380 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1381 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1382 the offset to be lost.
1384 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1385 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1386 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1387 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1388 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1389 \c{[eax*2+0]} to be generated literally. \c{[nosplit eax*1]} also has the
1390 same effect. In another way, a split EA form \c{[0, eax*2]} can be used, too.
1391 However, \c{NOSPLIT} in \c{[nosplit eax+eax]} will be ignored because user's
1392 intention here is considered as \c{[eax+eax]}.
1394 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1395 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1396 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1397 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1399 A new form of split effective addres syntax is also supported. This is
1400 mainly intended for mib operands as used by MPX instructions, but can
1401 be used for any memory reference. The basic concept of this form is
1402 splitting base and index.
1404 \c      mov eax,[ebx+8,ecx*4]   ; ebx=base, ecx=index, 4=scale, 8=disp
1406 For mib operands, there are several ways of writing effective address depending
1407 on the tools. NASM supports all currently possible ways of mib syntax:
1409 \c      ; bndstx
1410 \c      ; next 5 lines are parsed same
1411 \c      ; base=rax, index=rbx, scale=1, displacement=3
1412 \c      bndstx [rax+0x3,rbx], bnd0      ; NASM - split EA
1413 \c      bndstx [rbx*1+rax+0x3], bnd0    ; GAS - '*1' indecates an index reg
1414 \c      bndstx [rax+rbx+3], bnd0        ; GAS - without hints
1415 \c      bndstx [rax+0x3], bnd0, rbx     ; ICC-1
1416 \c      bndstx [rax+0x3], rbx, bnd0     ; ICC-2
1418 When broadcasting decorator is used, the opsize keyword should match
1419 the size of each element.
1421 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, dword [rbx]{1to16}   ; single-precision float
1422 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, zword [rbx]          ; packed 512 bit memory
1425 \H{const} \i{Constants}
1427 NASM understands four different types of constant: numeric,
1428 character, string and floating-point.
1431 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1433 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1434 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1435 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1436 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1437 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1438 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1439 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1440 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1441 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1442 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1443 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1444 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1445 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1446 \e{not} imply an octal constant!
1448 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1449 up long strings.
1451 Some examples (all producing exactly the same code):
1453 \c         mov     ax,200          ; decimal
1454 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1455 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1456 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1457 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1458 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1459 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1460 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1461 \c         mov     ax,310q         ; octal
1462 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1463 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1464 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1465 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1466 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1467 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1468 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1469 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1471 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1473 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1474 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1475 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1476 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1477 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1478 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1479 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1482 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1484 \c       \'          single quote (')
1485 \c       \"          double quote (")
1486 \c       \`          backquote (`)
1487 \c       \\\          backslash (\)
1488 \c       \?          question mark (?)
1489 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1490 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1491 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1492 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1493 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1494 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1495 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1496 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1497 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1498 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1499 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1500 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1502 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1503 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1504 sequence.
1506 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1507 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1509 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1510 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1511 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1514 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1516 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1517 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1519 A character constant with more than one byte will be arranged
1520 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1522 \c           mov eax,'abcd'
1524 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1525 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1526 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1527 the sense of character constants understood by the Pentium's
1528 \i\c{CPUID} instruction.
1531 \S{strconst} \i{String Constants}
1533 String constants are character strings used in the context of some
1534 pseudo-instructions, namely the
1535 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1536 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1537 certain preprocessor directives.
1539 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1540 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1541 for the conditions. So the following are equivalent:
1543 \c       db    'hello'               ; string constant
1544 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1546 And the following are also equivalent:
1548 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1549 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1550 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1552 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1553 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1554 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1555 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1556 or four-character constants are treated as strings when they are
1557 operands to \c{DW}, and so forth.
1559 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1561 The special operators \i\c{__utf16__}, \i\c{__utf16le__},
1562 \i\c{__utf16be__}, \i\c{__utf32__}, \i\c{__utf32le__} and
1563 \i\c{__utf32be__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1564 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1565 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1566 littleendian.
1568 For example:
1570 \c %define u(x) __utf16__(x)
1571 \c %define w(x) __utf32__(x)
1573 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1574 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1576 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1577 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1578 context.
1580 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1582 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1583 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1584 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1585 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1586 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1587 \i\c{__float128h__}.
1589 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1590 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1591 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1592 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1593 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1595 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1596 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1597 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1598 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1599 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1600 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1601 prefixes, respectively.
1603 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1604 floating-point constants as well.
1606 Some examples:
1608 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1609 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1610 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1611 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1612 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1613 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1614 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1615 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1616 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1617 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1618 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1620 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1621 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1622 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1623 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1624 called a "\i{minifloat}."
1626 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1627 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1628 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1629 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1630 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1631 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1632 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1633 floating-point number, respectively.
1635 For example:
1637 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1639 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1640 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1642 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1644 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1645 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1646 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1647 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1648 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1649 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1650 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1651 of floating-point routines, which would significantly increase the
1652 size of the assembler for very little benefit.
1654 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1655 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1656 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1657 respectively.  These are normally used as macros:
1659 \c %define Inf __Infinity__
1660 \c %define NaN __QNaN__
1662 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1664 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1665 macros.  See \k{pkg_fp}.
1667 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1669 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1670 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1671 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1673 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1674 digits.
1676 For example:
1678 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1679 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1680 \c       dt +0p33
1681 \c       dt 33p
1684 \H{expr} \i{Expressions}
1686 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1687 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1688 appropriate size.
1690 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1691 calculations to involve the current assembly position: the
1692 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1693 position at the beginning of the line containing the expression; so
1694 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1695 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1696 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1698 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1699 increasing order of \i{precedence}.
1702 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1704 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1705 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1706 arithmetic operator supported by NASM.
1709 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1711 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1714 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1716 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1719 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1721 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1722 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1723 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1724 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1725 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1728 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1729 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1731 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1732 subtraction.
1735 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1736 \i{Multiplication} and \i{Division}
1738 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1739 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1740 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1741 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1742 \i{signed modulo} operators respectively.
1744 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1745 operation of the signed modulo operator.
1747 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1748 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1749 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1752 \S{expmul} \i{Unary Operators}
1754 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1755 which only apply to one argument.  These are \I{+ opunary}\c{+}, \I{-
1756 opunary}\c{-}, \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!}, \i\c{SEG}, and the
1757 \i{integer functions} operators.
1759 \c{-} negates its operand, \c{+} does nothing (it's provided for
1760 symmetry with \c{-}), \c{~} computes the \i{one's complement} of its
1761 operand, \c{!} is the \i{logical negation} operator.
1763 \c{SEG} provides the \i{segment address}
1764 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1766 A set of additional operators with leading and trailing double
1767 underscores are used to implement the integer functions of the
1768 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1771 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1773 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1774 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1775 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1776 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1778 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1779 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1780 the symbol makes sense. So the code
1782 \c         mov     ax,seg symbol
1783 \c         mov     es,ax
1784 \c         mov     bx,symbol
1786 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1788 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1789 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1790 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1791 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1792 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1794 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1795 \c         mov     es,ax
1796 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1798 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1799 pointer to the symbol \c{symbol}.
1801 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1802 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1803 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1804 could code either of
1806 \c         call    (seg procedure):procedure
1807 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1809 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1810 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1811 practice.)
1813 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1814 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1815 to \c{CALL} in these examples.
1817 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1818 must code
1820 \c         dw      symbol, seg symbol
1822 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1823 invent one using the macro processor.
1826 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1828 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1829 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1830 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
1831 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
1832 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
1833 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
1834 and in \c{BITS 16} mode,
1836 \c         push dword 33
1838 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1840 \c         push strict dword 33
1842 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1843 21 00 00 00}.
1845 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1846 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1849 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1851 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1852 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1853 called \e{Critical Expressions}.
1855 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1856 code and data, so that the second pass, when generating all the
1857 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1858 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1859 symbol declared after the code in question. For example,
1861 \c         times (label-$) db 0
1862 \c label:  db      'Where am I?'
1864 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1865 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1866 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1867 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1868 code
1870 \c         times (label-$+1) db 0
1871 \c label:  db      'NOW where am I?'
1873 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1874 wrong!
1876 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1877 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1878 value is required to be computable in the first pass, and which must
1879 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1880 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1882 \H{locallab} \i{Local Labels}
1884 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1885 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1886 label, which means that it is associated with the previous non-local
1887 label. So, for example:
1889 \c label1  ; some code
1891 \c .loop
1892 \c         ; some more code
1894 \c         jne     .loop
1895 \c         ret
1897 \c label2  ; some code
1899 \c .loop
1900 \c         ; some more code
1902 \c         jne     .loop
1903 \c         ret
1905 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1906 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1907 are kept separate by virtue of each being associated with the
1908 previous non-local label.
1910 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1911 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1912 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1913 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1914 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1915 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1916 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1917 to, you could write
1919 \c label3  ; some more code
1920 \c         ; and some more
1922 \c         jmp label1.loop
1924 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1925 define a label which can be referenced from anywhere but which
1926 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1927 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1928 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1929 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1930 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1931 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1932 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1933 to the local label mechanism. So you could code
1935 \c label1:                         ; a non-local label
1936 \c .local:                         ; this is really label1.local
1937 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1938 \c label2:                         ; another non-local label
1939 \c .local:                         ; this is really label2.local
1941 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1943 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1944 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1945 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
1946 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
1947 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
1948 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
1949 special.
1952 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1954 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1955 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1956 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1957 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1958 sign.
1960 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1961 character into a single line.  Thus:
1963 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1964 \c         THIS_VALUE
1966 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1967 sequence.
1969 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1971 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1973 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1974 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1975 things like
1977 \c %define ctrl    0x1F &
1978 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1980 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1982 which will expand to
1984 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1986 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1987 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1988 not at definition time. Thus the code
1990 \c %define a(x)    1+b(x)
1991 \c %define b(x)    2*x
1993 \c         mov     ax,a(8)
1995 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1996 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1998 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1999 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2000 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2001 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2002 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2003 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2004 \c{bar}.
2006 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2007 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2008 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2009 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2010 Hence, if you code
2012 \c %define a(x)    1+a(x)
2014 \c         mov     ax,a(3)
2016 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2017 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2018 for an example of its use.
2020 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2021 macros: if you write
2023 \c %define foo(x)   1+x
2024 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2026 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2027 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2028 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2029 you define
2031 \c %define foo bar
2033 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2034 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2035 \e{with} parameters, and vice versa.
2037 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2038 perfectly well define a macro with
2040 \c %define foo bar
2042 and then re-define it later in the same source file with
2044 \c %define foo baz
2046 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2047 according to the most recent definition. This is particularly useful
2048 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2050 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2051 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2054 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2056 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2057 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2058 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2059 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2060 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2062 Suppose you have the following code:
2064 \c %define  isTrue  1
2065 \c %define  isFalse isTrue
2066 \c %define  isTrue  0
2068 \c val1:    db      isFalse
2070 \c %define  isTrue  1
2072 \c val2:    db      isFalse
2074 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2075 This is because, when a single-line macro is defined using
2076 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2077 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2078 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2079 time it is 1.
2081 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2082 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2083 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2085 \c %xdefine isTrue  1
2086 \c %xdefine isFalse isTrue
2087 \c %xdefine isTrue  0
2089 \c val1:    db      isFalse
2091 \c %xdefine isTrue  1
2093 \c val2:    db      isFalse
2095 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2096 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2097 the time that \c{isFalse} was defined.
2100 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2102 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2103 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2104 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2105 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2107 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2109 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2110 select between them.  Similarly, the two statements:
2112 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2113 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2115 have, in fact, exactly the same effect.
2117 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2118 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2121 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2123 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2124 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2125 several similar macros that perform similar functions.
2127 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2128 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2130 As an example, consider the following:
2132 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2134 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2135 \c         .COM1addr       RESW    1
2136 \c         .COM2addr       RESW    1
2137 \c         ; ..and so on
2138 \c endstruc
2140 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2141 we can end up with:
2143 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2144 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2146 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2147 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2149 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2151 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2153 Now the above code can be written as:
2155 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2156 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2158 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2159 in turn, reduce typing errors).
2162 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2164 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2165 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2166 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2167 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2168 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2169 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2171 For example:
2173 \c %idefine Foo mov %?,%??
2175 \c         foo
2176 \c         FOO
2178 will expand to:
2180 \c         mov foo,Foo
2181 \c         mov FOO,Foo
2183 The sequence:
2185 \c %idefine keyword $%?
2187 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2188 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2190 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2193 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2195 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2196 example, the following sequence:
2198 \c %define foo bar
2199 \c %undef  foo
2201 \c         mov     eax, foo
2203 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2204 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2206 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2207 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2208 \k{opt-u}.
2211 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2213 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2214 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2215 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2216 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2218 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2219 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2220 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2221 \c{%assign} directive is processed.
2223 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2224 later, so you can do things like
2226 \c %assign i i+1
2228 to increment the numeric value of a macro.
2230 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2231 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2232 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2234 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2235 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2236 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2237 involving a register).
2240 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2242 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2243 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2244 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2245 before definition.
2247 For example:
2249 \c %defstr test TEST
2251 is equivalent to
2253 \c %define test 'TEST'
2255 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2256 \k{getenv}):
2258 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2261 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2263 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2264 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2265 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2267 For example:
2269 \c %deftok test 'TEST'
2271 is equivalent to
2273 \c %define test TEST
2276 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2278 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2279 supports a few simple string handling macro operators from which
2280 more complex operations can be constructed.
2282 All the string operators define or redefine a value (either a string
2283 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2284 value, it may change the style of quoting of the input string or
2285 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2287 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2289 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2290 a single-line macro.
2292 For example:
2294 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2296 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2297 Similarly:
2299 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2301 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2303 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2306 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2308 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2309 For example:
2311 \c %strlen charcnt 'my string'
2313 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2314 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2315 was a literal string but it could also have been a single-line
2316 macro that expands to a string, as in the following example:
2318 \c %define sometext 'my string'
2319 \c %strlen charcnt sometext
2321 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2322 assigned the value of 9.
2325 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2327 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2328 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2329 than the description:
2331 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2332 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2333 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2334 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2335 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2336 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2338 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2339 single-line macro to be created and the second is the string. The
2340 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2341 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2342 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2343 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2344 values out of range result in an empty string.  A negative length
2345 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2346 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2349 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2351 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2352 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2353 this.
2355 \c %macro  prologue 1
2357 \c         push    ebp
2358 \c         mov     ebp,esp
2359 \c         sub     esp,%1
2361 \c %endmacro
2363 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2364 invoke the macro with a call such as
2366 \c myfunc:   prologue 12
2368 which would expand to the three lines of code
2370 \c myfunc: push    ebp
2371 \c         mov     ebp,esp
2372 \c         sub     esp,12
2374 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2375 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2376 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2377 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2378 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2379 \c{%3} and so on.
2381 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2382 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2384 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2385 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2386 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2387 things like
2389 \c %macro  silly 2
2391 \c     %2: db      %1
2393 \c %endmacro
2395 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2396 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2397 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2400 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2402 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2403 defining the same macro name several times with different numbers of
2404 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2405 parameters at all. So you could define
2407 \c %macro  prologue 0
2409 \c         push    ebp
2410 \c         mov     ebp,esp
2412 \c %endmacro
2414 to define an alternative form of the function prologue which
2415 allocates no local stack space.
2417 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2418 instruction; for example, you might want to define
2420 \c %macro  push 2
2422 \c         push    %1
2423 \c         push    %2
2425 \c %endmacro
2427 so that you could code
2429 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2430 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2432 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2433 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2434 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2435 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2436 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2437 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2440 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2442 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2443 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2444 calling the same macro multiple times will use a different label
2445 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2446 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2447 flag is set by doing this:
2449 \c %macro  retz 0
2451 \c         jnz     %%skip
2452 \c         ret
2453 \c     %%skip:
2455 \c %endmacro
2457 You can call this macro as many times as you want, and every time
2458 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2459 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2460 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2461 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2462 interfering with the local label mechanism, as described in
2463 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2464 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2465 they interfere with macro-local labels.
2468 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2470 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2471 command line into one parameter definition, possibly after
2472 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2473 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2474 you might want to be able to write
2476 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2478 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2479 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2480 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2481 the last defined one along with the separating commas. So if you
2482 code:
2484 \c %macro  writefile 2+
2486 \c         jmp     %%endstr
2487 \c   %%str:        db      %2
2488 \c   %%endstr:
2489 \c         mov     dx,%%str
2490 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2491 \c         mov     bx,%1
2492 \c         mov     ah,0x40
2493 \c         int     0x21
2495 \c %endmacro
2497 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2498 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2499 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2500 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2501 \c{db}.
2503 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2504 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2505 \c{%macro} line.
2507 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2508 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2509 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2510 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2511 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2512 into account when overloading macros, and will not allow you to
2513 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2514 example).
2516 Of course, the above macro could have been implemented as a
2517 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2518 look like
2520 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2522 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2523 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2524 definition.
2526 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2528 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2530 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2531 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2532 be either negative or positive but must never be zero.
2534 For example
2536 \c %macro mpar 1-*
2537 \c      db %{3:5}
2538 \c %endmacro
2540 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2542 expands to \c{3,4,5} range.
2544 Even more, the parameters can be reversed so that
2546 \c %macro mpar 1-*
2547 \c      db %{5:3}
2548 \c %endmacro
2550 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2552 expands to \c{5,4,3} range.
2554 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2555 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2556 the analogue here.
2558 \c %macro mpar 1-*
2559 \c      db %{-1:-3}
2560 \c %endmacro
2562 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2564 expands to \c{6,5,4} range.
2566 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2568 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2569 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2571 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2573 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2574 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2575 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2577 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2579 \c         writefile 2,%1
2580 \c         mov     ax,0x4c01
2581 \c         int     0x21
2583 \c %endmacro
2585 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2586 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2587 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2588 called with no parameters, in which case it will use the default
2589 error message supplied in the macro definition.
2591 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2592 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2593 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2594 optional ones. So if a macro definition began with the line
2596 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2598 then it could be called with between one and three parameters, and
2599 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2600 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2601 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2603 You can provide extra information to a macro by providing
2604 too many default parameters:
2606 \c %macro quux 1 something
2608 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2609 more information.
2610 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2611 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2612 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2613 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2614 when the macro is defined, not when it is expanded.
2616 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2617 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2618 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2619 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2620 parameters were really passed to the macro call.
2622 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2623 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2624 and more useful, by changing the first line of the definition to
2626 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2628 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2629 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2630 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2633 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2635 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2636 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2637 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2638 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2639 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2640 Examples are given in \k{rotate}.
2643 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2645 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2646 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2647 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2650 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2652 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2653 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2654 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2655 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2656 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2657 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2659 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2660 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2661 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2662 argument list reappear on the right, and vice versa.
2664 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2665 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2666 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2667 parameters are rotated to the right.
2669 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2670 restore a set of registers might work as follows:
2672 \c %macro  multipush 1-*
2674 \c   %rep  %0
2675 \c         push    %1
2676 \c   %rotate 1
2677 \c   %endrep
2679 \c %endmacro
2681 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2682 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2683 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2684 one place to the left, so that the original second argument is now
2685 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2686 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2687 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2689 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2690 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2691 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2693 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2694 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2695 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2696 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2697 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2698 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2699 order from the one in which they were pushed.
2701 This can be done by the following definition:
2703 \c %macro  multipop 1-*
2705 \c   %rep %0
2706 \c   %rotate -1
2707 \c         pop     %1
2708 \c   %endrep
2710 \c %endmacro
2712 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2713 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2714 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2715 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2716 iterated through in reverse order.
2719 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2721 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2722 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2723 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2724 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2725 table, you could code something like
2727 \c %macro keytab_entry 2
2729 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2730 \c                 db      %2
2732 \c %endmacro
2734 \c keytab:
2735 \c           keytab_entry F1,128+1
2736 \c           keytab_entry F2,128+2
2737 \c           keytab_entry Return,13
2739 which would expand to
2741 \c keytab:
2742 \c keyposF1        equ     $-keytab
2743 \c                 db     128+1
2744 \c keyposF2        equ     $-keytab
2745 \c                 db      128+2
2746 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2747 \c                 db      13
2749 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2750 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2752 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2753 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2754 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2755 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2756 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2757 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2758 (literal text to be concatenated to the parameter).
2760 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2761 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2762 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2763 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2764 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2765 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2766 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2767 real names of macro-local labels means that the two usages
2768 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2769 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2771 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2772 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2773 purpose of concatenation.
2775 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2778 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2780 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2781 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2782 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2783 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2784 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2785 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2786 condition code.
2788 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2789 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2790 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2791 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2793 \c %macro  retc 1
2795 \c         j%-1    %%skip
2796 \c         ret
2797 \c   %%skip:
2799 \c %endmacro
2801 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2802 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2803 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2804 \c{JPE}.
2806 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2807 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2808 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2809 because no inverse condition code exists.
2812 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2814 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2815 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2816 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2817 see which instructions in the macro expansion are generating what
2818 code; however, for some macros this clutters the listing up
2819 unnecessarily.
2821 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2822 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2823 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2824 the number of parameters, like this:
2826 \c %macro foo 1.nolist
2828 Or like this:
2830 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2832 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2834 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2835 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2836 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2837 that argument specification.
2839 For example:
2841 \c %macro foo 1-3
2842 \c         ; Do something
2843 \c %endmacro
2844 \c %unmacro foo 1-3
2846 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2848 \c %macro bar 1-3
2849 \c         ; Do something
2850 \c %endmacro
2851 \c %unmacro bar 1
2853 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2854 specification does not match exactly.
2857 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2859 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2860 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2861 syntax of this feature looks like this:
2863 \c %if<condition>
2864 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2865 \c %elif<condition2>
2866 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2867 \c %else
2868 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2869 \c %endif
2871 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2873 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2874 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2876 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2877 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2878 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2879 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2881 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2882 single-line macro existence}
2884 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2885 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2886 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2887 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2889 For example, when debugging a program, you might want to write code
2890 such as
2892 \c           ; perform some function
2893 \c %ifdef DEBUG
2894 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2895 \c %endif
2896 \c           ; go and do something else
2898 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2899 version of the program which produced debugging messages, and remove
2900 the option to generate the final release version of the program.
2902 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2903 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2904 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2905 \i\c{%elifndef}.
2908 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2909 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2911 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2912 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2914 For example, you may be working with a large project and not have control
2915 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2916 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2917 does exist.
2919 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2920 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2922 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2924 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2926 \c %else
2928 \c      %macro MyMacro 1-3
2930 \c              ; insert code to define the macro
2932 \c      %endmacro
2934 \c %endif
2936 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2937 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2938 conflict.
2940 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2941 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2942 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2945 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2946 stack}
2948 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2949 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2950 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2951 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2952 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2954 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2955 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2958 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2959 arbitrary numeric expressions}
2961 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2962 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2963 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2964 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2965 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2967 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2968 a critical expression (see \k{crit}).
2970 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2971 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2972 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2973 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2974 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2975 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2976 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2977 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2978 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2979 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2980 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2981 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2982 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2983 for true and 0 for false.
2985 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2986 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2988 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2989 Identity\I{testing, exact text identity}
2991 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2992 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2993 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2994 Differences in white space are not counted.
2996 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2998 For example, the following macro pushes a register or number on the
2999 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
3001 \c %macro  pushparam 1
3003 \c   %ifidni %1,ip
3004 \c         call    %%label
3005 \c   %%label:
3006 \c   %else
3007 \c         push    %1
3008 \c   %endif
3010 \c %endmacro
3012 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3013 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3014 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3015 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3017 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3018 Types\I{testing, token types}
3020 Some macros will want to perform different tasks depending on
3021 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3022 example, a string output macro might want to be able to cope with
3023 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3024 string.
3026 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3027 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3028 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3029 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3030 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3032 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3033 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3035 \c %macro writefile 2-3+
3037 \c   %ifstr %2
3038 \c         jmp     %%endstr
3039 \c     %if %0 = 3
3040 \c       %%str:    db      %2,%3
3041 \c     %else
3042 \c       %%str:    db      %2
3043 \c     %endif
3044 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3045 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3046 \c   %else
3047 \c                 mov     dx,%2
3048 \c                 mov     cx,%3
3049 \c   %endif
3050 \c                 mov     bx,%1
3051 \c                 mov     ah,0x40
3052 \c                 int     0x21
3054 \c %endmacro
3056 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3057 the following two ways:
3059 \c         writefile [file], strpointer, length
3060 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3062 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3063 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3064 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3065 it itself and works out the address and length for itself.
3067 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3068 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3069 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3070 which case, all but the first two would be lumped together into
3071 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3073 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3074 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3075 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3076 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3078 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3080 Some macros will want to do different things depending on if it is
3081 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3082 versus a multi-token sequence.
3084 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3085 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3086 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3088 For example:
3090 \c %iftoken 1
3092 will assemble the subsequent code, but
3094 \c %iftoken -1
3096 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3097 \c{-}, and the number \c{1}.
3099 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3100 variants are also provided.
3102 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3104 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3105 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3106 any tokens at all, whitespace excepted.
3108 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3109 variants are also provided.
3111 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3113 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3114 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3115 the \c{%!}\e{variable} directive exists.
3117 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3118 variants are also provided.
3120 Just as for \c{%!}\e{variable} the argument should be written as a
3121 string if it contains characters that would not be legal in an
3122 identifier.  See \k{getenv}.
3124 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3126 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3127 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3128 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3129 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3131 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3132 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3133 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3134 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3136 \c %assign i 0
3137 \c %rep    64
3138 \c         inc     word [table+2*i]
3139 \c %assign i i+1
3140 \c %endrep
3142 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3143 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3144 \c{[table+126]}.
3146 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3147 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3148 terminate the loop, like this:
3150 \c fibonacci:
3151 \c %assign i 0
3152 \c %assign j 1
3153 \c %rep 100
3154 \c %if j > 65535
3155 \c     %exitrep
3156 \c %endif
3157 \c         dw j
3158 \c %assign k j+i
3159 \c %assign i j
3160 \c %assign j k
3161 \c %endrep
3163 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3165 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3166 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3167 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3168 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3169 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3170 be gradually used up and other applications to start crashing.
3172 Note a maximum repeat count is limited by 62 bit number, though it
3173 is hardly possible that you ever need anything bigger.
3176 \H{files} Source Files and Dependencies
3178 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3180 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3182 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3183 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3184 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3186 \c %include "macros.mac"
3188 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3189 file containing the \c{%include} directive.
3191 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3192 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3193 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3194 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3195 line using the \c{-i} option.
3197 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3198 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3199 the form
3201 \c %ifndef MACROS_MAC
3202 \c     %define MACROS_MAC
3203 \c     ; now define some macros
3204 \c %endif
3206 then including the file more than once will not cause errors,
3207 because the second time the file is included nothing will happen
3208 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3210 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3211 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3212 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3215 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3217 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3218 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3219 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3220 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3222 For example,
3224 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3226 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3227 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3230 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3232 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3233 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3234 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3236 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3237 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3238 \c{INCBIN} directive looks like:
3240 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3241 \c %pathsearch dep %1
3242 \c %depend dep
3243 \c         incbin dep,%2
3244 \c %endmacro
3246 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3247 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3248 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3251 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3253 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3254 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3255 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3256 described in \k{macropkg}.
3258 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3259 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3260 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3261 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3263 \c %use altreg
3264 \c %use 'altreg'
3266 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3267 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3268 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3270 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3272 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3273 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3274 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3275 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3276 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3277 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3278 able to nest these loops.
3280 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3281 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3282 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3283 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3284 define labels that are local to a particular context on the stack.
3287 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3288 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3290 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3291 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3292 which is the name of the context. For example:
3294 \c %push    foobar
3296 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3297 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3298 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3299 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3300 single macro definition.)
3302 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3303 context from the context stack and destroys it, along with any
3304 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3305 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3308 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3310 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3311 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3312 is used to define a label which is local to the context on the top
3313 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3314 above could be implemented by means of:
3316 \c %macro repeat 0
3318 \c     %push   repeat
3319 \c     %$begin:
3321 \c %endmacro
3323 \c %macro until 1
3325 \c         j%-1    %$begin
3326 \c     %pop
3328 \c %endmacro
3330 and invoked by means of, for example,
3332 \c         mov     cx,string
3333 \c         repeat
3334 \c         add     cx,3
3335 \c         scasb
3336 \c         until   e
3338 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3339 in \c{AL}.
3341 If you need to define, or access, labels local to the context
3342 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3343 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3346 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3348 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3349 a particular context, in just the same way:
3351 \c %define %$localmac 3
3353 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3354 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3355 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3358 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup} \e{(deprecated)}
3360 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3361 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3362 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3363 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3364 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3365 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3366 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3367 result in an \e{expression syntax error}.
3369 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3371 \c %macro ctxthru 0
3372 \c %push ctx1
3373 \c     %assign %$external 1
3374 \c         %push ctx2
3375 \c             %assign %$internal 1
3376 \c             mov eax, %$external
3377 \c             mov eax, %$internal
3378 \c         %pop
3379 \c %pop
3380 \c %endmacro
3382 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3383 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3384 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3385 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3386 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3387 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3388 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3389 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3390 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3392 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3394 \c %macro ctxthru 0
3395 \c %push ctx1
3396 \c     %assign %$external 1
3397 \c         %push ctx2
3398 \c             %assign %$internal 1
3399 \c             mov eax, %$$external
3400 \c             mov eax, %$internal
3401 \c         %pop
3402 \c %pop
3403 \c %endmacro
3405 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3406 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3407 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3408 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3409 unintuitive or erroneous.
3412 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3414 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3415 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3416 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3417 have the side effect of destroying all context-local labels and
3418 macros associated with the context that was just popped.
3420 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3421 with a different name, without touching the associated macros and
3422 labels. So you could replace the destructive code
3424 \c %pop
3425 \c %push   newname
3427 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3430 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3432 This example makes use of almost all the context-stack features,
3433 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3434 implement a block IF statement as a set of macros.
3436 \c %macro if 1
3438 \c     %push if
3439 \c     j%-1  %$ifnot
3441 \c %endmacro
3443 \c %macro else 0
3445 \c   %ifctx if
3446 \c         %repl   else
3447 \c         jmp     %$ifend
3448 \c         %$ifnot:
3449 \c   %else
3450 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3451 \c   %endif
3453 \c %endmacro
3455 \c %macro endif 0
3457 \c   %ifctx if
3458 \c         %$ifnot:
3459 \c         %pop
3460 \c   %elifctx      else
3461 \c         %$ifend:
3462 \c         %pop
3463 \c   %else
3464 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3465 \c   %endif
3467 \c %endmacro
3469 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3470 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3471 that the macros are issued in the right order (for example, not
3472 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3473 not.
3475 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3476 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3477 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3478 to do different things depending on whether the context on top of
3479 the stack is \c{if} or \c{else}.
3481 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3482 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3483 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3484 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3485 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3487 A sample usage of these macros might look like:
3489 \c         cmp     ax,bx
3491 \c         if ae
3492 \c                cmp     bx,cx
3494 \c                if ae
3495 \c                        mov     ax,cx
3496 \c                else
3497 \c                        mov     ax,bx
3498 \c                endif
3500 \c         else
3501 \c                cmp     ax,cx
3503 \c                if ae
3504 \c                        mov     ax,cx
3505 \c                endif
3507 \c         endif
3509 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3510 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3511 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3512 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3515 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3517 The following preprocessor directives provide a way to use
3518 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3520 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3522 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3524 \b\c{%local}  (see \k{local})
3527 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3529 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3530 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3531 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3533 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3534 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3535 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3536 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3538 \c some_function:
3540 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3541 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3542 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3544 \c         mov     ax,[i]
3545 \c         mov     bx,[j_ptr]
3546 \c         add     ax,[bx]
3547 \c         ret
3549 \c     %pop                       ; restore original context
3551 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3552 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3553 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3554 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3557 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3559 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3560 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3561 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3562 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3563 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3565 \c %stacksize flat
3567 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3568 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3569 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3571 \c %stacksize flat64
3573 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3574 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3575 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3577 \c %stacksize large
3579 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3580 assumes that a far form of call was used to get to this address
3581 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3583 \c %stacksize small
3585 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3586 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3587 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3588 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3589 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3590 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3591 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3592 (see \k{local}).
3595 \S{local} \i\c{%local} Directive
3597 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3598 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3599 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3600 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3601 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3602 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3603 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3604 instruction.
3605 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3606 An example of its use is the following:
3608 \c silly_swap:
3610 \c     %push mycontext             ; save the current context
3611 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3612 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3613 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3615 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3616 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3617 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3618 \c         mov     ax,bx
3619 \c         mov     dx,cx
3620 \c         mov     bx,[old_ax]
3621 \c         mov     cx,[old_dx]
3622 \c         leave                   ; restore old bp
3623 \c         ret                     ;
3625 \c     %pop                        ; restore original context
3627 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3628 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3629 current context before the \c{%local} directive may be used.
3630 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3631 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3632 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3633 as shown in the example.
3636 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3638 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3639 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3640 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3641 right macros by means of code like this:
3643 \c %ifdef F1
3644 \c     ; do some setup
3645 \c %elifdef F2
3646 \c     ; do some different setup
3647 \c %else
3648 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3649 \c %endif
3651 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3652 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3653 having to wait until the program crashes on being run and then not
3654 knowing what went wrong.
3656 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3658 \c %ifdef F1
3659 \c     ; do some setup
3660 \c %elifdef F2
3661 \c     ; do some different setup
3662 \c %else
3663 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3664 \c     %define F1
3665 \c %endif
3667 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3668 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3669 depend on symbol values.
3671 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3672 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3673 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3674 messages.
3676 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3677 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3678 are expanded in it, which can be used to display more information to
3679 the user.  For example:
3681 \c %if foo > 64
3682 \c     %assign foo_over foo-64
3683 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3684 \c %endif
3687 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3689 \S{line} \i\c{%line} Directive
3691 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3692 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3693 this other file would be an original source file, with the current
3694 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3695 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3696 number of the original source file, instead of the file that is being
3697 read by NASM.
3699 This preprocessor directive is not generally used directly by
3700 programmers, but may be of interest to preprocessor authors.  The
3701 usage of the \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3703 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3705 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3706 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3707 which specifies a line increment value; each line of the input file
3708 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3709 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3710 specifies the file name of the original source file.
3712 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3713 all file name and line numbers relative to the values specified
3714 therein.
3716 If the command line option \i\c{--no-line} is given, all \c{%line}
3717 directives are ignored. This may be useful for debugging preprocessed
3718 code. See \k{opt-no-line}.
3721 \S{getenv} \i\c{%!}\e{variable}: Read an Environment Variable.
3723 The \c{%!}\e{variable} directive makes it possible to read the value of an
3724 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3725 to store the contents of an environment variable into a string, which
3726 could be used at some other point in your code.
3728 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO},
3729 and you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program as
3730 a quoted string. You could do that as follows:
3732 \c %defstr FOO          %!FOO
3734 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3736 If the name of the environment variable contains non-identifier
3737 characters, you can use string quotes to surround the name of the
3738 variable, for example:
3740 \c %defstr C_colon      %!'C:'
3743 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3745 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3746 when it starts to process any source file. If you really need a
3747 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3748 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3749 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3751 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3752 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3753 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3754 described here.
3757 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3759 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3760 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3761 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3762 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3763 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3764 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3765 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3767 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3768 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3771 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3773 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3774 representing the full version number of the version of nasm being used.
3775 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3776 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3777 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3778 would be equivalent to:
3780 \c         dd      0x00622001
3784 \c         db      1,32,98,0
3786 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3787 line is used just to give an indication of the order that the separate
3788 values will be present in memory.
3791 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3793 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3794 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3796 \c         db      __NASM_VER__
3798 would expand to
3800 \c         db      "0.98.32"
3803 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3805 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3806 name and line number containing the current instruction. The macro
3807 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3808 current input file (which may change through the course of assembly
3809 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3810 numeric constant giving the current line number in the input file.
3812 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3813 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3814 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3815 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3816 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3817 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3818 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3819 here'. You could then write a macro
3821 \c %macro  notdeadyet 0
3823 \c         push    eax
3824 \c         mov     eax,__LINE__
3825 \c         call    stillhere
3826 \c         pop     eax
3828 \c %endmacro
3830 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3831 find the crash point.
3834 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3836 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3837 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3838 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3839 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3840 mode-dependent macros.
3842 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3844 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current output
3845 format name, as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type
3846 \c{nasm -hf} for a list.
3848 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3849 \c  %define NEWLINE 13, 10
3850 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3851 \c  %define NEWLINE 10
3852 \c %endif
3854 \S{dfmtm} \i\c{__DEBUG_FORMAT__}: Current Debug Format
3856 If debugging information generation is enabled, The
3857 \c{__DEBUG_FORMAT__} standard macro holds the current debug format
3858 name as specified by the \c{-F} or \c{-g} option or the output format
3859 default. Type \c{nasm -f} \e{output} \c{y} for a list.
3861 \c{__DEBUG_FORMAT__} is not defined if debugging is not enabled, or if
3862 the debug format specified is \c{null}.
3864 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3866 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3867 assembly session.
3869 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3870 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3871 respectively.)
3873 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3874 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3875 \c{HHMMSS} respectively.
3877 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3878 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3879 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3880 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3882 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3883 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3884 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3885 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3886 undefined.
3888 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3889 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3890 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3891 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3892 local time as if it was UTC.
3894 All instances of time and date macros in the same assembly session
3895 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3896 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3897 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3898 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3899 clock:
3901 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3902 \c       __TIME__             "00:00:42"
3903 \c       __DATE_NUM__         20100101
3904 \c       __TIME_NUM__         000042
3905 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3906 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3907 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3908 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3909 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3912 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3913 Include Test
3915 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3916 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3917 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3918 testing if a particular package is invoked or not.
3920 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3921 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3924 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3926 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3927 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3928 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3929 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3931 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3932 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3933 change in future versions of NASM.}
3936 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3938 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3939 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3940 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3941 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3943 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3944 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3945 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3946 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3947 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
3948 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
3949 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
3950 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
3951 the definition.
3953 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3954 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3956 \c struc   mytype
3958 \c   mt_long:      resd    1
3959 \c   mt_word:      resw    1
3960 \c   mt_byte:      resb    1
3961 \c   mt_str:       resb    32
3963 \c endstruc
3965 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3966 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3967 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3968 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3970 The reason why the structure type name is defined at zero by default
3971 is a side effect of allowing structures to work with the local label
3972 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3973 more than one structure, you can define the above structure like this:
3975 \c struc mytype
3977 \c   .long:        resd    1
3978 \c   .word:        resw    1
3979 \c   .byte:        resb    1
3980 \c   .str:         resb    32
3982 \c endstruc
3984 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3985 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3987 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3988 support any form of period notation to refer to the elements of a
3989 structure once you have one (except the above local-label notation),
3990 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3991 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3992 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3993 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3995 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
3996 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
3998 \c push ebp
3999 \c mov ebp, esp
4000 \c sub esp, 40
4002 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
4004 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
4006 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
4007 a base offset:
4009 \c struc mytype, -40
4011 And access an element this way:
4013 \c mov [ebp + mytype.word], ax
4016 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
4017 \i{Instances of Structures}
4019 Having defined a structure type, the next thing you typically want
4020 to do is to declare instances of that structure in your data
4021 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4022 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4023 you code something like this:
4025 \c mystruc:
4026 \c     istruc mytype
4028 \c         at mt_long, dd      123456
4029 \c         at mt_word, dw      1024
4030 \c         at mt_byte, db      'x'
4031 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4033 \c     iend
4035 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4036 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4037 specified structure field, and then to declare the specified data.
4038 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4039 they were specified in the structure definition.
4041 If the data to go in a structure field requires more than one source
4042 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4043 the \c{AT} line. For example:
4045 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4046 \c                     db      190,100,0
4048 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4049 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4050 line:
4052 \c         at mt_str
4053 \c                 db      'hello, world'
4054 \c                 db      13,10,0
4057 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
4059 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4060 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4061 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4062 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4064 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4065 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4066 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4067 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4068 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4070 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4071 both compute the number of additional bytes required to bring the
4072 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4073 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4074 perform the alignment.
4076 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4077 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4078 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4079 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4080 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4081 except for special purposes.
4083 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4084 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4085 power of two, or if their second argument generates more than one
4086 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4087 thing.
4089 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4090 be used within structure definitions:
4092 \c struc mytype2
4094 \c   mt_byte:
4095 \c         resb 1
4096 \c         alignb 2
4097 \c   mt_word:
4098 \c         resw 1
4099 \c         alignb 4
4100 \c   mt_long:
4101 \c         resd 1
4102 \c   mt_str:
4103 \c         resb 32
4105 \c endstruc
4107 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4108 relative to the base of the structure.
4110 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4111 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4112 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4113 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4114 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4115 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4116 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4118 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4119 See \k{sectalign} for details.
4121 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4124 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4126 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4127 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4128 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4130 For example the directive
4132 \c SECTALIGN 16
4134 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4135 not be decreased, the magnitude may grow only.
4137 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4138 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4139 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4140 at all use the directive
4142 \c SECTALIGN OFF
4144 It is still possible to turn in on again by
4146 \c SECTALIGN ON
4149 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4151 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4152 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4153 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4154 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4156 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4157 quoted or not.
4160 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4162 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4163 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4164 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4165 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4166 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4167 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4169 Example use:
4171 \c %use altreg
4173 \c proc:
4174 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4175 \c       ret
4177 See also \k{reg64}.
4180 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4182 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4183 macro which is more powerful than the default (and
4184 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4185 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4186 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4187 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4188 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4189 sequence.
4191 The specific instructions generated can be controlled with the
4192 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4193 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4194 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4195 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4197 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4198 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4199 default.
4201 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4202 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4203 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4205 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4206 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4207 threshold is 16.
4209 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4210 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4211 threshold is 16.
4213 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4214 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4215 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4216 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4218 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4219 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4220 are used internally by this macro package.
4223 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4225 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4227 \c %define Inf             __Infinity__
4228 \c %define NaN             __QNaN__
4229 \c %define QNaN            __QNaN__
4230 \c %define SNaN            __SNaN__
4232 \c %define float8(x)       __float8__(x)
4233 \c %define float16(x)      __float16__(x)
4234 \c %define float32(x)      __float32__(x)
4235 \c %define float64(x)      __float64__(x)
4236 \c %define float80m(x)     __float80m__(x)
4237 \c %define float80e(x)     __float80e__(x)
4238 \c %define float128l(x)    __float128l__(x)
4239 \c %define float128h(x)    __float128h__(x)
4242 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4244 This package contains a set of macros which implement integer
4245 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4246 are most conveniently accessed via this macro package.
4248 The macros provided are:
4250 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4252 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4253 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4254 between the functions is their respective behavior if the argument
4255 provided is not a power of two.
4257 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generates an error if
4258 the argument is not a power of two.
4260 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4261 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4263 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4264 power of two.
4266 The functions \i\c{ilog2fw()} (alias \i\c{ilog2w()}) and
4267 \i\c{ilog2cw()} generate a warning if the argument is not a power of
4268 two, but otherwise behaves like \c{ilog2f()} and \c{ilog2c()},
4269 respectively.
4272 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4274 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4275 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4276 directives. These are described in this chapter.
4278 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4279 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4280 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4281 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4282 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4283 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4285 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4286 directives are not.
4288 In addition to the universal directives described in this chapter,
4289 each object file format can optionally supply extra directives in
4290 order to control particular features of that file format. These
4291 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4292 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4295 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4297 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4298 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4299 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4300 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4302 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4303 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf*}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4304 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4305 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4306 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4307 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4308 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4309 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4311 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4312 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4313 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4314 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4315 device drivers and boot loader software.
4317 The \c{BITS} directive can also be used to generate code for a
4318 different mode than the standard one for the output format.
4320 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4321 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4322 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4323 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4325 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4326 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4327 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4328 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4329 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4330 need an 0x67.
4332 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4333 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4334 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4336 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4337 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4338 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4339 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4340 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4341 necessary.
4343 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4344 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4345 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4346 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4347 REX prefix is used.
4349 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4350 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4351 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4353 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4355 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4357 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4358 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4361 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4363 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4364 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4365 specify most features directly.  However, this is occasionally
4366 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4367 to use.
4369 Currently, \c{DEFAULT} can set \c{REL} & \c{ABS} and \c{BND} & \c{NOBND}.
4371 \S{REL & ABS} \i\c{REL} & \i\c{ABS}: RIP-relative addressing
4373 This sets whether registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative
4374 or not. By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4375 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4376 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4377 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4379 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4380 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4381 other special functions in 64-bit mode, and generating
4382 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4384 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4386 \S{BND & NOBND} \i\c{BND} & \i\c{NOBND}: \c{BND} prefix
4388 If \c{DEFAULT BND} is set, all bnd-prefix available instructions following
4389 this directive are prefixed with bnd. To override it, \c{NOBND} prefix can
4390 be used.
4392 \c  DEFAULT BND
4393 \c      call foo            ; BND will be prefixed
4394 \c      nobnd call foo      ; BND will NOT be prefixed
4396 \c{DEFAULT NOBND} can disable \c{DEFAULT BND} and then \c{BND} prefix will be
4397 added only when explicitly specified in code.
4399 \c{DEFAULT BND} is expected to be the normal configuration for writing
4400 MPX-enabled code.
4402 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4403 Sections}
4405 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4406 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4407 which section of the output file the code you write will be
4408 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4409 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4410 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4411 define a new section, if you try to switch to a section that does
4412 not (yet) exist.
4414 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4415 \k{multisec}), all support
4416 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4417 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4418 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4419 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4420 name that has one.
4423 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4425 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4426 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4427 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4428 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4429 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4430 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4431 it. So the user-level directive
4433 \c         SECTION .text
4435 expands to the two lines
4437 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4438 \c         [SECTION .text]
4440 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4441 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4442 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4444 \c %macro  writefile 2+
4446 \c         [section .data]
4448 \c   %%str:        db      %2
4449 \c   %%endstr:
4451 \c         __SECT__
4453 \c         mov     dx,%%str
4454 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4455 \c         mov     bx,%1
4456 \c         mov     ah,0x40
4457 \c         int     0x21
4459 \c %endmacro
4461 This form of the macro, once passed a string to output, first
4462 switches temporarily to the data section of the file, using the
4463 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4464 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4465 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4466 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4467 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4468 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4469 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4470 code in any of several separate code sections.
4473 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4475 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4476 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4477 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4478 given absolute address. The only instructions you can use in this
4479 mode are the \c{RESB} family.
4481 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4483 \c absolute 0x1A
4485 \c     kbuf_chr    resw    1
4486 \c     kbuf_free   resw    1
4487 \c     kbuf        resw    16
4489 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4490 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4491 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4493 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4494 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4496 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4497 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4499 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4500 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4501 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4502 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4504 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4506 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4508 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4509 \c setup:
4510 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4512 \c absolute setup
4514 \c runtimevar1     resw    1
4515 \c runtimevar2     resd    20
4517 \c tsr_end:
4519 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4520 after the setup has finished running, the space it took up can be
4521 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4522 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4523 needs to be made resident.
4526 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4528 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4529 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4530 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4531 defined in some other module and needs to be referred to by this
4532 one. Not every object-file format can support external variables:
4533 the \c{bin} format cannot.
4535 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4536 argument is the name of a symbol:
4538 \c extern  _printf
4539 \c extern  _sscanf,_fscanf
4541 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4542 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4543 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4544 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4545 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4546 by means of the directive
4548 \c extern  _variable:wrt dgroup
4550 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4551 only in that it can take only one argument at a time: the support
4552 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4554 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4555 will quietly ignore the second and later redeclarations.
4557 If a variable is declared both \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, or if it is
4558 declared as \c{EXTERN} and then defined, it will be treated as
4559 \c{GLOBAL}. If a variable is declared both as \c{COMMON} and
4560 \c{EXTERN}, it will be treated as \c{COMMON}.
4563 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4565 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4566 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4567 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4568 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4569 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4571 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4572 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4573 \c{GLOBAL} directive. For example:
4575 \c global _main
4576 \c _main:
4577 \c         ; some code
4579 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4580 extensions by means of a colon. The ELF object format, for example,
4581 lets you specify whether global data items are functions or data:
4583 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4585 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4586 user-level form only in that it can take only one argument at a
4587 time.
4590 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4592 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4593 A common variable is much like a global variable declared in the
4594 uninitialized data section, so that
4596 \c common  intvar  4
4598 is similar in function to
4600 \c global  intvar
4601 \c section .bss
4603 \c intvar  resd    1
4605 The difference is that if more than one module defines the same
4606 common variable, then at link time those variables will be
4607 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4608 at the same piece of memory.
4610 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4611 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4612 variables to be NEAR or FAR, and the ELF format allows you to specify
4613 the alignment requirements of a common variable:
4615 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4616 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4618 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4619 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4620 only one argument at a time.
4622 \H{static} \i\c{STATIC}: Local Symbols within Modules
4624 Opposite to \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, \c{STATIC} is local symbol, but
4625 should be named according to the global mangling rules (named by
4626 analogy with the C keyword \c{static} as applied to functions or
4627 global variables).
4629 \c static foo
4630 \c foo:
4631 \c          ; codes
4633 Unlike \c{GLOBAL}, \c{STATIC} does not allow object formats to accept
4634 private extensions mentioned in \k{global}.
4636 \H{mangling} \i\c{(G|L)PREFIX}, \i\c{(G|L)POSTFIX}: Mangling Symbols
4638 \c{PREFIX}, \c{GPREFIX}, \c{LPREFIX}, \c{POSTFIX}, \c{GPOSTFIX}, and
4639 \c{LPOSTFIX} directives can prepend or append the given argument to
4640 a certain type of symbols. The directive should be as a preprocess
4641 statement. Each usage is:
4643 \b\c{PREFIX}|\c{GPREFIX}: Prepend the argument to all \c{EXTERN}
4644 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols
4646 \b\c{LPREFIX}: Prepend the argument to all other symbols
4647 such as Local Labels, and backend defined symbols
4649 \b\c{POSTFIX}|\c{GPOSTFIX}: Append the argument to all \c{EXTERN}
4650 \c{COMMON}, \c{STATIC}, and \c{GLOBAL} symbols
4652 \b\c{LPOSTFIX}: Append the argument to all other symbols
4653 such as Local Labels, and backend defined symbols
4655 This is a macro implemented as a \c{%pragma}:
4657 \c      %pragma macho lprefix L_
4659 Commandline option is also possible. See also \k{opt-pfix}.
4661 Some toolchains is aware of a particular prefix for its own optimization
4662 options, such as code elimination. For instance, Mach-O backend has a
4663 linker that uses a simplistic naming scheme to chunk up sections into a
4664 meta section. When the \c{subsections_via_symbols} directive
4665 (\k{macho-ssvs}) is declared, each symbol is the start of a
4666 separate block. The meta section is, then, defined to include sections
4667 before the one that starts with a 'L'. \c{LPREFIX} is useful here to mark
4668 all local symbols with the 'L' prefix to be excluded to the meta section.
4669 It converts local symbols compatible with the particular toolchain.
4670 Note that local symbols declared with \c{STATIC} (\k{static})
4671 are excluded from the symbol mangling and also not marked as global.
4674 \H{gen-namespace} \i\c{OUTPUT}, \i\c{DEBUG}: Generic Namespaces
4676 \c{OUTPUT} and \c{DEBUG} are generic \c{%pragma} namespaces that are
4677 supposed to redirect to the current output and debug formats.
4678 For example, when mangling local symbols via the generic namespace:
4680 \c      %pragma output gprefix _
4682 This is useful when the directive is needed to be output format
4683 agnostic.
4685 The example is also euquivalent to this, when the output format is ELF:
4687 \c      %pragma elf gprefix _
4690 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4692 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4693 are available on the specified CPU.
4695 Options are:
4697 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4699 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4701 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4703 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4705 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4707 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4709 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4711 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4713 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4715 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4717 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4719 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4721 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4723 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4725 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4727 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4729 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4731 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4732 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4733 instructions are available.
4736 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4738 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4739 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4740 this behaviour:
4742 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4744 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4746 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4748 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4750 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4752 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4754 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4756 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4757 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4758 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4760 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4761 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4764 \H{asmdir-warning} \i\c{[WARNING]}: Enable or disable warnings
4766 The \c{[WARNING]} directive can be used to enable or disable classes
4767 of warnings in the same way as the \c{-w} option, see \k{opt-w} for
4768 more details about warning classes.
4770 \b \c{[warning +}\e{warning-class}\c{]} enables warnings for
4771    \e{warning-class}.
4773 \b \c{[warning -}\e{warning-class}\c{]} disables warnings for
4774    \e{warning-class}.
4776 \b \c{[warning *}\e{warning-class}\c{]} restores \e{warning-class} to
4777    the original value, either the default value or as specified on the
4778    command line.
4780 \b \c{[warning push]} saves the current warning state on a stack.
4782 \b \c{[warning pop]} restores the current warning state from the stack.
4784 The \c{[WARNING]} directive also accepts the \c{all}, \c{error} and
4785 \c{error=}\e{warning-class} specifiers.
4787 No "user form" (without the brackets) currently exists.
4790 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4792 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4793 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4794 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4795 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4796 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4797 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4799 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4800 output file based on the input file name and the chosen output
4801 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4802 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4803 name, and substituting an extension defined by the output format.
4804 The extensions are given with each format below.
4807 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4809 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4810 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4811 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4812 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4813 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4814 development.
4816 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4817 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4819 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4820 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4821 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4822 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4824 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4825 leaves your file name as it is once the original extension has been
4826 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4827 into a binary file called \c{binprog}.
4830 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4832 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4833 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4834 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4835 the program begins at when it is loaded into memory.
4837 For example, the following code will generate the longword
4838 \c{0x00000104}:
4840 \c         org     0x100
4841 \c         dd      label
4842 \c label:
4844 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4845 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4846 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4847 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4848 offset which is added to all internal address references within the
4849 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4850 does. See \k{proborg} for further comments.
4853 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4854 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4856 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4857 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4858 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4859 end of the section-definition line. For example,
4861 \c section .data   align=16
4863 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4864 aligned on a 16-byte boundary.
4866 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4867 section start address must be forced to zero. The alignment value
4868 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4869 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4872 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4874 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4875 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4877 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4878 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4879 of course).
4881 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4882 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4883 \i\c{start=}.
4885 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4886 for the calculation of all memory references within that section
4887 with \i\c{vstart=}.
4889 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4890 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4891 start address.
4893 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4894 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4895 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4897 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4898 is directed by default into the \c{.text} section.
4900 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4901 by default.
4903 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4904 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4905 has been specified.
4907 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4908 alignment has been specified.
4910 \b Sections may not overlap.
4912 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4913 which may be used in your code.
4915 \S{map}\i{Map Files}
4917 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4918 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4919 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4920 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4921 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4922 brackets must be used.
4925 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4927 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4928 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4929 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4930 similar utilities.
4932 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4933 the \c{ith} file format.
4935 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4938 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4940 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4941 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4942 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4943 similar utilities.
4945 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4946 the \c{srec} file format.
4948 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4951 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4953 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4954 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4955 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4956 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4958 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4960 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4961 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4962 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4963 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4964 file format.
4966 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4967 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4968 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4970 If your source file contains code before specifying an explicit
4971 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4972 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4974 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4975 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4976 address of the segment. So, for example:
4978 \c segment data
4980 \c dvar:   dw      1234
4982 \c segment code
4984 \c function:
4985 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4986 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4987 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4988 \c         ret
4990 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4991 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4992 like
4994 \c extern  foo
4996 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4997 \c       mov   ds,ax
4998 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4999 \c       mov   es,ax
5000 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
5001 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
5004 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
5005 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
5007 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
5008 directive to allow you to specify various properties of the segment
5009 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
5010 end of the segment-definition line. For example,
5012 \c segment code private align=16
5014 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
5015 segment, and requires that the portion of it described in this code
5016 module must be aligned on a 16-byte boundary.
5018 The available qualifiers are:
5020 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
5021 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
5022 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
5023 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
5024 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
5025 than stuck end-to-end.
5027 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
5028 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
5029 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
5030 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
5031 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
5032 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
5033 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
5034 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
5035 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
5037 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
5038 indicates to the linker that segments of the same class should be
5039 placed near each other in the output file. The class name can be any
5040 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
5042 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
5043 as an argument, and provides overlay information to an
5044 overlay-capable linker.
5046 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
5047 the effect of recording the choice in the object file and also
5048 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
5049 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
5051 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
5052 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
5053 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
5054 defines the group if it is not already defined.
5056 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
5057 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
5058 are currently known to make sensible use of this feature;
5059 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
5060 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
5061 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
5063 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
5064 class, no overlay, and \c{USE16}.
5067 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
5069 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
5070 single segment register can be used to refer to all the segments in
5071 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
5072 you can code
5074 \c segment data
5076 \c         ; some data
5078 \c segment bss
5080 \c         ; some uninitialized data
5082 \c group dgroup data bss
5084 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
5085 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
5086 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
5087 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
5088 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
5089 segment register.
5091 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
5092 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
5093 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
5094 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
5095 base rather than the segment base.
5097 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
5098 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5099 segment which is part of more than one group will default to being
5100 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5102 A group does not have to contain any segments; you can still make
5103 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5104 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5105 \c{FLAT} with no segments in it.
5108 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5110 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5111 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5112 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5113 segment, group and symbol names that are written to the object file
5114 to be forced to upper case just before being written. Within a
5115 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5116 be written entirely in upper case if desired.
5118 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5121 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5122 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5124 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5125 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5126 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5127 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5129 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5130 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5131 wish to import and the name of the library you wish to import it
5132 from. For example:
5134 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5136 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5137 known in the library you are importing it from, in case this is not
5138 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5139 once you have imported it. For example:
5141 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5144 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5145 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5147 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5148 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5149 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5150 using the \c{EXPORT} directive.
5152 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5153 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5154 optional second parameter (separated by white space from the first)
5155 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5156 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5157 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5158 off.
5160 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5161 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5162 space. If further parameters are given, the external name must also
5163 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5164 available attributes are:
5166 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5167 resident by the system loader. This is an optimisation for
5168 frequently used symbols imported by name.
5170 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5171 does not make use of any initialized data.
5173 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5174 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5175 between 32-bit and 16-bit segments.
5177 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5178 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5179 the desired number.
5181 For example:
5183 \c     export  myfunc
5184 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5185 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5186 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5189 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5190 Point}
5192 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5193 define the program entry point, where execution will begin when the
5194 program is run. If the object file that defines the entry point is
5195 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5196 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5197 begin.
5200 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5201 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5203 If you declare an external symbol with the directive
5205 \c     extern  foo
5207 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5208 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5209 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5210 \c{foo} you will usually need to do something like
5212 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5213 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5214 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5216 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5217 is going to be accessible from a given segment or group, say
5218 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5219 simply code
5221 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5223 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5224 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5225 alternative form
5227 \c     extern  foo:wrt dgroup
5229 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5230 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5231 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5232 \c{foo wrt dgroup}.
5234 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5235 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5236 your program. It can also be applied to common variables: see
5237 \k{objcommon}.
5240 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5241 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5243 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5244 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5245 specify which your variables should be by the use of the syntax
5247 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5248 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5250 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5251 OMF specification says that they are declared as a number of
5252 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5253 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5254 five-byte elements or one ten-byte element.
5256 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5257 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5258 the variable size, to match when resolving common variables declared
5259 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5260 the element size on your far common variables. This is done by the
5261 following syntax:
5263 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5264 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5266 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5267 keyword is not required when an element size is specified, since
5268 only far commons may have element sizes at all. So the above
5269 declarations could equivalently be
5271 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5272 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5274 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5275 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5276 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5278 \c common  foo     10:wrt dgroup
5279 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5280 \c common  baz     24:wrt data:6
5283 \S{objdepend} Embedded File Dependency Information
5285 Since NASM 2.13.02, \c{obj} files contain embedded dependency file
5286 information.  To suppress the generation of dependencies, use
5288 \c %pragma obj nodepend
5291 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5293 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5294 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5295 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5296 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5298 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5300 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5301 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5302 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5303 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5304 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5305 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5306 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5307 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5310 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5311 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5313 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5314 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5315 and properties of sections you declare. Section types and properties
5316 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5317 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5318 these qualifiers.
5320 The available qualifiers are:
5322 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5323 code section. This marks the section as readable and executable, but
5324 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5325 section is code.
5327 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5328 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5329 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5330 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5332 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5333 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5334 constants in it.
5336 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5337 which is not included in the executable file by the linker, but may
5338 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5339 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5340 linker to interpret the contents of the section as command-line
5341 options.
5343 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5344 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5345 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5346 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5347 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5348 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5349 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5350 for data (and BSS) sections.
5351 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5352 alignment), though the value does not matter.
5354 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5355 qualifiers are:
5357 \c section .text    code  align=16
5358 \c section .data    data  align=4
5359 \c section .rdata   rdata align=8
5360 \c section .bss     bss   align=4
5362 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5364 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5366 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5367 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5368 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5369 designated read-only table and have alleged entry point verified
5370 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5371 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5372 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5373 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5374 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5375 will not be performed for application in question. Table omission is by
5376 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5377 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5378 \c{/safeseh} command line option.
5380 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5381 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5382 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5384 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5386 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5388 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5389 line to source code:
5391 \c $@feat.00 equ 1
5393 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5394 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5395 developer would choose to assign another value in source file, it would
5396 still be perfectly possible.
5398 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5399 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5400 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5401 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5402 table." Its typical use would be:
5404 \c section .text
5405 \c extern  _MessageBoxA@16
5406 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5407 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5408 \c %endif
5409 \c handler:
5410 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5411 \c         push    DWORD caption
5412 \c         push    DWORD text
5413 \c         push    DWORD 0
5414 \c         call    _MessageBoxA@16
5415 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5416 \c                         ; for exception handler
5417 \c         ret
5418 \c global  _main
5419 \c _main:
5420 \c         push    DWORD handler
5421 \c         push    DWORD [fs:0]
5422 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5423 \c         xor     eax,eax
5424 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5425 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5426 \c         add     esp,4
5427 \c         ret
5428 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5429 \c caption:db      'SEGV',0
5431 \c section .drectve info
5432 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5434 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5435 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5436 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5437 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5438 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5439 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5440 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5441 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5442 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5443 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5444 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5445 no notification is provided and user is left with no clue on what
5446 caused application failure.
5448 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5449 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5450 data for "safe exception handler table" causes no backward
5451 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5452 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5454 \S{codeview} Debugging formats for Windows
5455 \I{Windows debugging formats}
5457 The \c{win32} and \c{win64} formats support the Microsoft CodeView
5458 debugging format.  Currently CodeView version 8 format is supported
5459 (\i\c{cv8}), but newer versions of the CodeView debugger should be
5460 able to handle this format as well.
5463 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5465 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5466 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5467 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5468 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5469 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5471 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5473 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5474 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5475 references. Consider a switch dispatch table:
5477 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5478 \c         ...
5479 \c dsptch: dq      case0
5480 \c         dq      case1
5481 \c         ...
5483 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5484 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5486 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5488 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5490 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5491 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5493 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5494 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5495 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5496 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5497 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5498 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5499 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5500 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5501 But no worry, it's trivial to fix:
5503 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5504 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5505 \c         jmp     rbx
5506 \c         ...
5507 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5508 \c         dq      case1-dsptch
5509 \c         ...
5511 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5512 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5513 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5514 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5515 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5516 these image-relative references:
5518 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5519 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5520 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5521 \c         add     rbx,rax
5522 \c         jmp     rbx
5523 \c         ...
5524 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5525 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5527 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5528 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5529 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5530 become apparent in next paragraph.
5532 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5533 operand only:
5535 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5536 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5537 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5538 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5540 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5542 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5543 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5544 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5545 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5546 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5547 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5548 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5549 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5550 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5551 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5552 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5553 top of the stack.
5555 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5556 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5557 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5558 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5559 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5560 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5561 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5562 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5563 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5564 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5565 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5566 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5567 copying caller's return address to the top of stack and this would
5568 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5569 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5570 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5571 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5572 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5573 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5574 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5575 no, no trace of failure is left.
5577 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5578 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5579 is checked for presence of reference to custom language-specific
5580 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5581 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5582 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5583 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5584 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5585 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5586 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5587 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5588 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5589 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5590 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5591 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5592 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5593 terminating the application.
5595 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5596 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5597 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5598 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5599 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5600 leaf function:
5602 \c default rel
5603 \c section .text
5604 \c extern  MessageBoxA
5605 \c handler:
5606 \c         sub     rsp,40
5607 \c         mov     rcx,0
5608 \c         lea     rdx,[text]
5609 \c         lea     r8,[caption]
5610 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5611 \c         call    MessageBoxA
5612 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5613 \c                         ; for exception handler
5614 \c         add     rsp,40
5615 \c         ret
5616 \c global  main
5617 \c main:
5618 \c         xor     rax,rax
5619 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5620 \c         ret
5621 \c main_end:
5622 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5623 \c caption:db      'SEGV',0
5625 \c section .pdata  rdata align=4
5626 \c         dd      main wrt ..imagebase
5627 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5628 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5629 \c section .xdata  rdata align=8
5630 \c xmain:  db      9,0,0,0
5631 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5632 \c section .drectve info
5633 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5635 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5636 start and end addresses of function" along with reference to associated
5637 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5638 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5639 designated exception handler. References are \e{required} to be
5640 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5641 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5642 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5643 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5644 references, not only above listed required ones, placed into these two
5645 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5646 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5647 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5648 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5650 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5651 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5652 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5653 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5654 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5655 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5656 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5657 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5658 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5659 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5660 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5661 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5662 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5663 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5664 unwinding procedure. Consider following example:
5666 \c function:
5667 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5668 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5669 \c         push    rbx
5670 \c         push    rbp
5671 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5672 \c         sub     r11,rcx
5673 \c         and     r11,-64
5674 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5675 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5676 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5677 \c magic_point:
5678 \c         ...
5679 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5680 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5681 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5682 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5683 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5684 \c         ret
5686 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5687 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5688 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5689 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5690 custom language-specific exception handler would look like this:
5692 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5693 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5694 \c {   ULONG64 *rsp;
5695 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5696 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5697 \c     else
5698 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5699 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5700 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5701 \c         context->R15 = rsp[-1];
5702 \c     }
5703 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5705 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5706 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5707 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5708 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5709 \c     return ExceptionContinueSearch;
5710 \c }
5712 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5713 structure does not have to contain any information about stack frame
5714 and its layout.
5716 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5718 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5719 linking with the \i{DJGPP} linker.
5721 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5723 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5724 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5725 the \c{info} section type are not supported.
5727 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5729 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces Mach-O
5730 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5731 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5733 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5735 \S{machosect} \c{macho} extensions to the \c{SECTION} Directive
5736 \I{SECTION, macho extensions to}
5738 The \c{macho} output format specifies section names in the format
5739 "\e{segment}\c{,}\e{section}".  No spaces are allowed around the
5740 comma.  The following flags can also be specified:
5742 \b \c{data} - this section contains initialized data items
5744 \b \c{code} - this section contains code exclusively
5746 \b \c{mixed} - this section contains both code and data
5748 \b \c{bss} - this section is uninitialized and filled with zero
5750 \b \c{zerofill} - same as \c{bss}
5752 \b \c{no_dead_strip} - inhibit dead code stripping for this section
5754 \b \c{live_support} - set the live support flag for this section
5756 \b \c{strip_static_syms} - strip static symbols for this section
5758 \b \c{debug} - this section contains debugging information
5760 \b \c{align=}\e{alignment} - specify section alignment
5762 The default is \c{data}, unless the section name is \c{__text} or
5763 \c{__bss} in which case the default is \c{text} or \c{bss},
5764 respectively.
5766 For compatibility with other Unix platforms, the following standard
5767 names are also supported:
5769 \c .text    = __TEXT,__text  text
5770 \c .rodata  = __DATA,__const data
5771 \c .data    = __DATA,__data  data
5772 \c .bss     = __DATA,__bss   bss
5774 If the \c{.rodata} section contains no relocations, it is instead put
5775 into the \c{__TEXT,__const} section unless this section has already
5776 been specified explicitly.  However, it is probably better to specify
5777 \c{__TEXT,__const} and \c{__DATA,__const} explicitly as appropriate.
5779 \S{machotls} \i{Thread Local Storage in Mach-O}\I{TLS}: \c{macho} special
5780 symbols and \i\c{WRT}
5782 Mach-O defines the following special symbols that can be used on the
5783 right-hand side of the \c{WRT} operator:
5785 \b \c{..tlvp} is used to specify access to thread-local storage.
5787 \b \c{..gotpcrel} is used to specify references to the Global Offset
5788    Table.  The GOT is supported in the \c{macho64} format only.
5790 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{subsections_via_symbols}
5792 The directive \c{subsections_via_symbols} sets the
5793 \c{MH_SUBSECTIONS_VIA_SYMBOLS} flag in the Mach-O header, that effectively
5794 separates a block (or a subsection) based on a symbol. It is often used
5795 for eliminating dead codes by a linker.
5797 This directive takes no arguments.
5799 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5800 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5801 non-Mach-O builds of the same source code:
5803 \c      %pragma macho subsections_via_symbols
5805 \S{macho-ssvs} \c{macho} specfic directive \i\c{no_dead_strip}
5807 The directive \c{no_dead_strip} sets the Mach-O \c{SH_NO_DEAD_STRIP}
5808 section flag on the section containing a a specific symbol.  This
5809 directive takes a list of symbols as its arguments.
5811 This is a macro implemented as a \c{%pragma}.  It can also be
5812 specified in its \c{%pragma} form, in which case it will not affect
5813 non-Mach-O builds of the same source code:
5815 \c      %pragma macho no_dead_strip symbol...
5817 \S{macho-pext} \c{macho} specific extensions to the \c{GLOBAL}
5818 Directive: \i\c{private_extern}
5820 The directive extension to \c{GLOBAL} marks the symbol with limited
5821 global scope. For example, you can specify the global symbol with
5822 this extension:
5824 \c global foo:private_extern
5825 \c foo:
5826 \c          ; codes
5828 Using with static linker will clear the private extern attribute.
5829 But linker option like \c{-keep_private_externs} can avoid it.
5831 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5832 Format} Object Files
5834 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
5835 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
5836 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
5837 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. ELF provides a default output
5838 file-name extension of \c{.o}. \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5840 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
5841 ABI with the CPU in 64-bit mode.
5843 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5845 The ELF header specifies the application binary interface for the
5846 target operating system (OSABI).  This field can be set by using the
5847 \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5848 system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX
5849 System V ABI" (0) which will work on most systems which support ELF.
5851 \S{elfsect} ELF extensions to the \c{SECTION} Directive
5852 \I{SECTION, ELF extensions to}
5854 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5855 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5856 and properties of sections you declare. Section types and properties
5857 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5858 names}, but may still be
5859 overridden by these qualifiers.
5861 The available qualifiers are:
5863 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5864 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5865 which is not, such as an informational or comment section.
5867 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5868 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5869 which should not.
5871 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5872 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5873 not.
5875 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5876 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5877 example.
5879 \b \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5880 contents given, such as a BSS section.
5882 \b \i\c{note} indicates that this section contains ELF notes. The
5883 content of ELF notes are specified using normal assembly instructions;
5884 it is up to the programmer to ensure these are valid ELF notes.
5886 \b \i\c{preinit_array} indicates that this section contains function
5887 addresses to be called before any other initialization has happened.
5889 \b \i\c{init_array} indicates that this section contains function
5890 addresses to be called during initialization.
5892 \b \i\c{fini_array} indicates that this section contains function
5893 pointers to be called during termination.
5895 \b \I{align, ELF attribute}\c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5896 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5897 requirements of the section.
5899 \b \c{byte}, \c{word}, \c{dword}, \c{qword}, \c{tword}, \c{oword},
5900 \c{yword}, or \c{zword} with an optional \c{*}\i{multiplier} specify
5901 the fundamental data item size for a section which contains either
5902 fixed-sized data structures or strings; it also sets a default
5903 alignment. This is generally used with the \c{strings} and \c{merge}
5904 attributes (see below.) For example \c{byte*4} defines a unit size of
5905 4 bytes, with a default alignment of 1; \c{dword} also defines a unit
5906 size of 4 bytes, but with a default alignment of 4. The \c{align=}
5907 attribute, if specified, overrides this default alignment.
5909 \b \I{pointer, ELF attribute}\c{pointer} is equivalent to \c{dword}
5910 for \c{elf32} or \c{elfx32}, and \c{qword} for \c{elf64}.
5912 \b \I{strings, ELF attribute}\c{strings} indicate that this section
5913 contains exclusively null-terminated strings. By default these are
5914 assumed to be byte strings, but a size specifier can be used to
5915 override that.
5917 \b \i\c{merge} indicates that duplicate data elements in this section
5918 should be merged with data elements from other object files. Data
5919 elements can be either fixed-sized objects or null-terminatedstrings
5920 (with the \c{strings} attribute.) A size specifier is required unless
5921 \c{strings} is specified, in which case the size defaults to \c{byte}.
5923 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5924 thread local variables.
5926 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5927 qualifiers are:
5929 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5930 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5932 \c section .text          progbits      alloc   exec    nowrite  align=16
5933 \c section .rodata        progbits      alloc   noexec  nowrite  align=4
5934 \c section .lrodata       progbits      alloc   noexec  nowrite  align=4
5935 \c section .data          progbits      alloc   noexec  write    align=4
5936 \c section .ldata         progbits      alloc   noexec  write    align=4
5937 \c section .bss           nobits        alloc   noexec  write    align=4
5938 \c section .lbss          nobits        alloc   noexec  write    align=4
5939 \c section .tdata         progbits      alloc   noexec  write    align=4   tls
5940 \c section .tbss          nobits        alloc   noexec  write    align=4   tls
5941 \c section .comment       progbits      noalloc noexec  nowrite  align=1
5942 \c section .preinit_array preinit_array alloc   noexec  nowrite  pointer
5943 \c section .init_array    init_array    alloc   noexec  nowrite  pointer
5944 \c section .fini_array    fini_array    alloc   noexec  nowrite  pointer
5945 \c section .note          note          noalloc noexec  nowrite  align=4
5946 \c section other          progbits      alloc   noexec  nowrite  align=1
5948 (Any section name other than those in the above table
5949  is treated by default like \c{other} in the above table.
5950  Please note that section names are case sensitive.)
5953 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: ELF Special
5954 Symbols and \i\c{WRT}
5956 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5957 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5958 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5959 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5960 types.
5962 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5963 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5964 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5965 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5967 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5968 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5969 beginning of the current section to the global offset table.
5970 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5971 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5972 result to get the real address of the GOT.
5974 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5975 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5976 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5977 would give the real address of the location you wanted.
5979 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5980 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5981 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5982 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5983 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5984 address of the symbol.
5986 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5987 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5988 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5989 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5990 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5991 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5992 entries absolutely.
5994 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5995 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5996 relative to the start of the section and then adding on the offset
5997 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5998 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5999 peculiarity of the dynamic linker.
6001 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
6002 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
6004 \S{elftls} \i{Thread Local Storage in ELF}\I{TLS}: \c{elf} Special
6005 Symbols and \i\c{WRT}
6007 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
6008 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
6009 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6010 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
6011 of the symbol with code such as:
6013 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
6014 \c        mov  [gs:eax],ebx
6017 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
6018 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
6019 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
6020 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
6021 of the symbol with code such as:
6023 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
6024 \c        mov   rcx,[fs:rax]
6027 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6028 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
6030 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
6031 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
6032 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
6033 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
6034 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
6035 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
6036 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
6037 to specify these features.
6039 You can specify whether a global variable is a function or a data
6040 object by suffixing the name with a colon and the word
6041 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
6042 \c{data}.) For example:
6044 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
6046 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
6047 \c{hashtable} as a data object.
6049 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
6050 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
6051 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
6052 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
6054 \c global   hashlookup:function hidden
6056 You can also specify the size of the data associated with the
6057 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
6058 forward references) after the type specifier. Like this:
6060 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
6062 \c hashtable:
6063 \c         db this,that,theother  ; some data here
6064 \c .end:
6066 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
6067 place that information into the \c{ELF} symbol table.
6069 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
6070 writing shared library code. For more information, see
6071 \k{picglobal}.
6074 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
6075 \I{COMMON, elf extensions to}
6077 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
6078 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
6079 common variables. This is done by putting a number (which must be a
6080 power of two) after the name and size of the common variable,
6081 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
6082 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
6084 \c common  dwordarray 128:4
6086 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
6087 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
6090 \S{elf16} 16-bit code and ELF
6091 \I{ELF, 16-bit code}
6093 Older versions of the \c{ELF32} specification did not provide
6094 relocations for 8- and 16-bit values. It is now part of the formal
6095 specification, and any new enough linker should support them.
6097 ELF has currently no support for segmented programming.
6099 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
6100 \I{ELF, debug formats}
6102 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
6103 Line number information is generated for all executable sections, but please
6104 note that only the ".text" section is executable by default.
6106 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
6108 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
6109 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
6110 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
6111 the magic number in the first four bytes of the file is
6112 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
6113 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
6114 implementation does not.
6116 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6118 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
6119 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
6120 extensions to any standard directives. It supports only the three
6121 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6124 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
6125 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
6127 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
6128 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
6129 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
6130 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
6131 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
6132 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
6133 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
6135 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6137 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
6138 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
6139 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
6140 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
6141 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
6143 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
6144 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
6145 this.
6148 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
6150 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
6151 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
6152 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
6153 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
6154 itself \c{a.out}.
6156 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
6157 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
6159 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
6160 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
6161 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
6162 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
6163 only special symbol supported is \c{..start}.
6166 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
6167 Format}
6169 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
6170 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
6171 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
6172 format the internal structure of the assembler.
6174 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
6175 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
6176 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
6177 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
6179 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
6180 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
6181 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
6182 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
6183 execute an RDF executable under Linux.
6185 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
6186 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6189 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
6191 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
6192 library to be linked to the module, either at load time or run time.
6193 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
6194 which is the name of the module:
6196 \c     library  mylib.rdl
6199 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
6201 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
6202 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
6203 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
6204 of current module:
6206 \c     module  mymodname
6208 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
6209 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
6210 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
6212 \c     module  $kernel.core
6215 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6216 rdf extensions to}
6218 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6219 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6220 telling the linker do not strip it from target executable or library
6221 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6222 is a procedure (function) or data object.
6224 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6225 symbol exported:
6227 \c     global  sys_open:export
6229 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6230 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6232 \c     global  sys_open:export proc
6234 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6235 or \i\c{object} to the directive:
6237 \c     global  kernel_ticks:export data
6240 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6241 rdf extensions to}
6243 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6244 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6245 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6246 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6247 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6248 (function) or data object. For example:
6250 \c     library $libc
6251 \c     extern  _open:import
6252 \c     extern  _printf:import proc
6253 \c     extern  _errno:import data
6255 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6256 a hint as to where to find requested symbols.
6259 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6261 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6262 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6263 transactions between the main body of NASM and the output-format
6264 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6265 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6266 of the various requests the main program makes of the output driver,
6267 and in what order they happen.
6269 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6271 \c nasm -f dbg filename.asm
6273 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6274 However, this will not work well on files which were designed for a
6275 different object format, because each object format defines its own
6276 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6277 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6278 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6279 native object format selected:
6281 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6282 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6284 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6285 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6286 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6287 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6288 the final diagnostic output.
6290 This workaround will still typically not work for programs intended
6291 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6292 directives have side effects of defining the segment and group names
6293 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6294 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6295 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6296 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6298 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6299 them all to its output file.
6301 \c{dbg} accepts and logs any \c{%pragma}, but the specific
6302 \c{%pragma}:
6304 \c      %pragma dbg maxdump <size>
6306 where \c{<size>} is either a number or \c{unlimited}, can be used to
6307 control the maximum size for dumping the full contents of a
6308 \c{rawdata} output object.
6311 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6313 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6314 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6315 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6316 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6317 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6320 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6322 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6323 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6324 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6325 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6326 support the \c{.COM} format.
6328 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6329 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
6330 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6331 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6332 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6333 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6334 Yann Guidon for contributing the code for this.
6336 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6337 future releases.
6340 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6342 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6343 by linking \c{.OBJ} files together.
6345 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6346 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6347 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6348 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6349 An LZH archiver can be found at
6350 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6351 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6352 sources) called \i{FREELINK}, available from
6353 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6354 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6355 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6356 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6357 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6359 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6360 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6361 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6362 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6363 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6364 field in the output file header; if more than one defines a start
6365 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6367 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6368 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6369 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6370 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6371 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6372 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6374 \c segment code
6376 \c ..start:
6377 \c         mov     ax,data
6378 \c         mov     ds,ax
6379 \c         mov     ax,stack
6380 \c         mov     ss,ax
6381 \c         mov     sp,stacktop
6383 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6384 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6385 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6386 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6387 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6388 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6389 execute on.
6391 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6392 beginning of this code, which means that will be the entry point
6393 into the resulting executable file.
6395 \c         mov     dx,hello
6396 \c         mov     ah,9
6397 \c         int     0x21
6399 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6400 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6401 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6402 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6404 \c         mov     ax,0x4c00
6405 \c         int     0x21
6407 This terminates the program using another DOS system call.
6409 \c segment data
6411 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6413 The data segment contains the string we want to display.
6415 \c segment stack stack
6416 \c         resb 64
6417 \c stacktop:
6419 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6420 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6421 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6422 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6423 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6424 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6425 type \c{STACK}.
6427 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6428 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6429 world' and then exit.
6432 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6434 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6435 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6436 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6437 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6438 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6439 \c{.EXE} files.
6441 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6442 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6443 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6445 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6446 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6447 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6448 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6449 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6450 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6451 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6452 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6453 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6455 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6456 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6457 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6458 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6459 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6460 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6461 explicitly issue one of your own.
6463 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6464 since this would require a relocation in the header, and things
6465 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6466 base by copying it out of \c{CS} instead.
6468 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6469 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6470 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6471 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6472 \c{EXE_stack 64}.
6474 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6475 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6476 \c{binexe.asm}.
6479 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6481 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6482 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6483 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6484 output format.
6487 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6489 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6490 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6491 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6492 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6493 like
6495 \c         org 100h
6497 \c section .text
6499 \c start:
6500 \c         ; put your code here
6502 \c section .data
6504 \c         ; put data items here
6506 \c section .bss
6508 \c         ; put uninitialized data here
6510 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6511 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6512 you want to and the code will still end up at the front of the file
6513 where it belongs.
6515 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6516 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6517 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6518 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6519 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6520 run.
6522 To assemble the above program, you should use a command line like
6524 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6526 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6527 explicit output file name were specified, so you have to override it
6528 and give the desired file name.
6531 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6533 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6534 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6535 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6536 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6537 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6538 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6539 file.
6541 If you do this, you need to take care of several things:
6543 \b The first object file containing code should start its code
6544 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6545 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6546 segment, so that the linker or converter program does not have to
6547 adjust address references within the file when generating the
6548 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6549 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6550 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6551 in MASM-compatible assemblers.
6553 \b You don't need to define a stack segment.
6555 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6556 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6557 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6558 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6561 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6563 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6564 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6565 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6566 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6567 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6568 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6569 your code segment.
6571 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6572 the various routines inside the driver which do the work. This
6573 structure should be defined at the start of the code segment, even
6574 though it is not actually code.
6576 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6577 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6578 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6579 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6582 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6584 This section covers the basics of writing assembly routines that
6585 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6586 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6587 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6590 \S{16cunder} External Symbol Names
6592 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6593 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6594 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6595 appears in the C program. So, for example, the function a C
6596 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6597 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6598 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6599 not have to worry about name clashes with C symbols.
6601 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6602 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6604 \c %macro  cglobal 1
6606 \c   global  _%1
6607 \c   %define %1 _%1
6609 \c %endmacro
6611 \c %macro  cextern 1
6613 \c   extern  _%1
6614 \c   %define %1 _%1
6616 \c %endmacro
6618 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6619 \c{%rep} construct could solve this.)
6621 If you then declare an external like this:
6623 \c cextern printf
6625 then the macro will expand it as
6627 \c extern  _printf
6628 \c %define printf _printf
6630 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6631 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6633 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6634 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6635 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6637 Also see \k{opt-pfix}.
6639 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6641 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6642 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6643 writing for. This means you have to keep track of the following
6644 things:
6646 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6647 functions are near. This means that function pointers, when stored
6648 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6649 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6650 never changes its value, and always gives the segment part of the
6651 full function address), and that functions are called using ordinary
6652 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6653 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6654 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6655 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6657 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6658 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6659 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6660 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6661 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6662 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6663 \c{CALL FAR} to call external routines.
6665 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6666 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6667 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6668 segment part of the full data item address).
6670 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6671 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6672 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6673 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6674 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6675 pointers you are passed.
6677 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6678 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6679 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6680 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6681 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6683 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6684 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6685 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6686 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6687 and global data items can both be accessed easily without changing
6688 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6689 segments. However, some memory models (though not the standard
6690 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6691 same value to be removed. Be careful about functions' local
6692 variables in this latter case.
6694 In models with a single code segment, the segment is called
6695 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6696 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6697 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6698 called \i\c{_DATA}.
6701 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6703 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6704 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6705 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6706 doing the calling and the function which gets called.
6708 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6709 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6710 argument specified to the function is pushed last).
6712 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6713 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6714 memory model.
6716 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6717 actually necessary, in functions which do not need to access their
6718 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6719 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6720 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6721 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6722 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6723 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6725 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6726 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6727 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6728 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6729 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6730 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6731 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6732 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6733 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6734 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6735 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6736 parameters in reverse order means that the function knows where to
6737 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6738 remaining ones.
6740 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6741 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6742 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6744 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6745 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6746 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6747 compiler) returned in \c{ST0}.
6749 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6750 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6751 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6752 memory model.
6754 \b When the caller regains control from the callee, the function
6755 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6756 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6757 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6758 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6759 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6760 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6761 removing.
6763 It is instructive to compare this calling convention with that for
6764 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6765 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6766 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6767 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6768 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6769 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6770 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6771 which means that a compiler can give better guarantees about
6772 sequence points without performance suffering.
6774 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6775 The following example is for small model:
6777 \c global  _myfunc
6779 \c _myfunc:
6780 \c         push    bp
6781 \c         mov     bp,sp
6782 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6783 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6785 \c         ; some more code
6787 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6788 \c         pop     bp
6789 \c         ret
6791 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6792 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6793 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6794 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6795 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6796 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6798 At the other end of the process, to call a C function from your
6799 assembly code, you would do something like this:
6801 \c extern  _printf
6803 \c       ; and then, further down...
6805 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6806 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6807 \c       call    _printf
6808 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6810 \c       ; then those data items...
6812 \c segment _DATA
6814 \c myint         dw    1234
6815 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6817 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6818 code
6820 \c     int myint = 1234;
6821 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6823 In large model, the function-call code might look more like this. In
6824 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6825 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6826 it first.
6828 \c       push    word [myint]
6829 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6830 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6831 \c       call    far _printf
6832 \c       add    sp,byte 6
6834 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6835 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6836 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6837 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6838 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6839 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6840 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6841 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6842 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6843 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6844 word of parameters.
6847 \S{16cdata} Accessing Data Items
6849 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6850 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6851 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6852 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6853 accessed from assembler as
6855 \c extern _i
6857 \c         mov ax,[_i]
6859 And to declare your own integer variable which C programs can access
6860 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6861 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6863 \c global  _j
6865 \c _j      dw      0
6867 To access a C array, you need to know the size of the components of
6868 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6869 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6870 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6871 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6872 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6873 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6874 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6876 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6877 the base of the structure to the field you are interested in. You
6878 can either do this by converting the C structure definition into a
6879 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6880 one offset and using just that.
6882 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6883 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6884 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6885 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6886 Typically, you might find that a structure like
6888 \c struct {
6889 \c     char c;
6890 \c     int i;
6891 \c } foo;
6893 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6894 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6895 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6896 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6897 out how your own compiler does it.
6900 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6902 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6903 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6904 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6905 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6906 the work involved in keeping track of the calling convention.
6908 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6909 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6911 An example of an assembly function using the macro set is given
6912 here:
6914 \c proc    _nearproc
6916 \c %$i     arg
6917 \c %$j     arg
6918 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6919 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6920 \c         add     ax,[bx]
6922 \c endproc
6924 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6925 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6926 integer. It returns \c{i + *j}.
6928 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6929 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6930 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6931 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6932 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6933 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6934 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6936 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6937 compact-model code) by default. You can have it generate far
6938 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6939 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6940 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6941 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6942 dependency on whether data pointers are far or not.
6944 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6945 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6946 many function parameters will be of type \c{int}.
6948 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6950 \c %define FARCODE
6952 \c proc    _farproc
6954 \c %$i     arg
6955 \c %$j     arg     4
6956 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6957 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6958 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6959 \c         add     ax,[bx]
6961 \c endproc
6963 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6964 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6965 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6968 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6970 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6971 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6973 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6974 not required for Pascal.
6976 \b The memory model is always large: functions are far, data
6977 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6978 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6979 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6980 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6981 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6982 data declared in a Pascal program goes into the default data
6983 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6984 when control is passed to your assembly code. The only things that
6985 do not live in the default data segment are local variables (they
6986 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6987 data \e{pointers}, however, are far.
6989 \b The function calling convention is different - described below.
6991 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6993 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6994 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6995 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6998 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
7000 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
7001 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
7002 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
7003 used to denote the function doing the calling and the function which
7004 gets called.
7006 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7007 after another, in normal order (left to right, so that the first
7008 argument specified to the function is pushed first).
7010 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
7011 control to the callee.
7013 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7014 actually necessary, in functions which do not need to access their
7015 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
7016 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
7017 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
7018 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
7019 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
7020 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7022 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
7023 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
7024 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
7025 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
7026 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
7027 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
7028 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
7030 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
7031 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7032 accessible at negative offsets from \c{BP}.
7034 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7035 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
7036 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
7037 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
7038 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
7039 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
7040 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
7041 places the returned string value at that location. The pointer is
7042 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
7043 \c{RETF} instruction.
7045 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
7046 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7047 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
7048 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
7049 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
7050 to be removed from the stack as a side effect of the return
7051 instruction.
7053 \b When the caller regains control from the callee, the function
7054 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
7055 do nothing further.
7057 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
7058 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
7060 \c global  myfunc
7062 \c myfunc: push    bp
7063 \c         mov     bp,sp
7064 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
7065 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
7066 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
7068 \c         ; some more code
7070 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
7071 \c         pop     bp
7072 \c         retf    4               ; total size of params is 4
7074 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
7075 assembly code, you would do something like this:
7077 \c extern  SomeFunc
7079 \c        ; and then, further down...
7081 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
7082 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
7083 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
7084 \c        call   far SomeFunc
7086 This is equivalent to the Pascal code
7088 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
7089 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
7092 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
7093 Name Restrictions
7095 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
7096 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
7097 reading and understanding the various information contained in a
7098 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
7099 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
7100 restrictions:
7102 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
7103 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
7105 \b initialized data must be in a segment whose name is either
7106 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
7108 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
7109 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
7111 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
7112 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
7115 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
7117 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
7118 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
7119 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
7120 definition ensures that functions are far (it implies
7121 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
7122 generated with an operand.
7124 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
7125 argument offsets; you must declare your function's arguments in
7126 reverse order. For example:
7128 \c %define PASCAL
7130 \c proc    _pascalproc
7132 \c %$j     arg 4
7133 \c %$i     arg
7134 \c         mov     ax,[bp + %$i]
7135 \c         mov     bx,[bp + %$j]
7136 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
7137 \c         add     ax,[bx]
7139 \c endproc
7141 This defines the same routine, conceptually, as the example in
7142 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
7143 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
7144 and the contents of the pointer. The only difference between this
7145 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
7146 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
7147 reverse order.
7150 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
7152 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
7153 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
7154 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
7155 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
7156 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
7157 shared libraries.
7159 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
7160 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
7161 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
7162 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
7163 address space no matter what segment you work relative to, and that
7164 you should ignore all segment registers completely. When writing
7165 flat-model application code, you never need to use a segment
7166 override or modify any segment register, and the code-section
7167 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
7168 space as the data-section addresses you access your variables by and
7169 the stack-section addresses you access local variables and procedure
7170 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
7171 offset part.
7174 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
7176 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
7177 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
7178 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
7181 \S{32cunder} External Symbol Names
7183 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
7184 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
7185 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7186 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
7187 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
7188 underscore on their assembly-language names.
7190 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
7191 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
7192 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
7193 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
7194 though, the leading underscore should not be used.
7196 See also \k{opt-pfix}.
7198 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
7200 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
7201 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
7202 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
7203 the function doing the calling and the function which gets called.
7205 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7206 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7207 argument specified to the function is pushed last).
7209 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
7210 control to the callee.
7212 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7213 actually necessary, in functions which do not need to access their
7214 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
7215 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
7216 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
7217 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
7218 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
7219 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7221 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7222 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7223 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7224 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7225 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7226 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7227 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7228 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7229 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7230 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7231 and type of the remaining ones.
7233 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7234 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7235 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7237 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7238 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7239 of the value. Floating-point results are typically returned in
7240 \c{ST0}.
7242 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7243 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7244 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7246 \b When the caller regains control from the callee, the function
7247 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7248 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7249 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7250 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7251 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7252 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7253 removing.
7255 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7256 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7257 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7258 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7259 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7260 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7261 still pushed in right-to-left order.
7263 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7265 \c global  _myfunc
7267 \c _myfunc:
7268 \c         push    ebp
7269 \c         mov     ebp,esp
7270 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7271 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7273 \c         ; some more code
7275 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7276 \c         ret
7278 At the other end of the process, to call a C function from your
7279 assembly code, you would do something like this:
7281 \c extern  _printf
7283 \c         ; and then, further down...
7285 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7286 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7287 \c         call    _printf
7288 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7290 \c         ; then those data items...
7292 \c segment _DATA
7294 \c myint       dd   1234
7295 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7297 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7299 \c     int myint = 1234;
7300 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7303 \S{32cdata} Accessing Data Items
7305 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7306 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7307 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7308 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7309 accessed from assembler as
7311 \c           extern _i
7312 \c           mov eax,[_i]
7314 And to declare your own integer variable which C programs can access
7315 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7316 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7318 \c           global _j
7319 \c _j        dd 0
7321 To access a C array, you need to know the size of the components of
7322 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7323 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7324 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7325 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7326 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7327 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7328 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7329 are also 4 bytes long.
7331 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7332 the base of the structure to the field you are interested in. You
7333 can either do this by converting the C structure definition into a
7334 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7335 one offset and using just that.
7337 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7338 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7339 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7340 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7341 Typically, you might find that a structure like
7343 \c struct {
7344 \c     char c;
7345 \c     int i;
7346 \c } foo;
7348 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7349 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7350 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7351 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7352 out how your own compiler does it.
7355 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7357 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7358 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7359 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7360 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7361 the work involved in keeping track of the calling convention.
7363 An example of an assembly function using the macro set is given
7364 here:
7366 \c proc    _proc32
7368 \c %$i     arg
7369 \c %$j     arg
7370 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7371 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7372 \c         add     eax,[ebx]
7374 \c endproc
7376 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7377 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7378 integer. It returns \c{i + *j}.
7380 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7381 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7382 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7383 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7384 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7385 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7386 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7388 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7389 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7390 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7393 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7394 Libraries}
7396 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7397 because it contains support for \i{position-independent code}
7398 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7399 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7400 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7402 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7403 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7404 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7405 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7407 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7408 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7409 of the running process. The contents of the library's code section
7410 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7412 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7413 this:
7415 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7417 Instead, the linker provides an area of memory called the
7418 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7419 constant distance from your library's code, so if you can find out
7420 where your library is loaded (which is typically done using a
7421 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7422 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7423 linker-generated entries in the GOT.
7425 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7426 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7427 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7428 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7429 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7430 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7433 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7435 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7436 external symbol:
7438 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7439 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7441 At the beginning of any function in your shared library which plans
7442 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7443 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7444 in this form:
7446 \c func:   push    ebp
7447 \c         mov     ebp,esp
7448 \c         push    ebx
7449 \c         call    .get_GOT
7450 \c .get_GOT:
7451 \c         pop     ebx
7452 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7454 \c         ; the function body comes here
7456 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7457 \c         mov     esp,ebp
7458 \c         pop     ebp
7459 \c         ret
7461 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7462 second leading underscore.)
7464 The first two lines of this function are simply the standard C
7465 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7466 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7467 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7468 libraries use this register to store the address of the GOT.
7470 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7471 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7472 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7473 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7474 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7475 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7476 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7477 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7478 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7479 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7480 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7481 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7482 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7483 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7484 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7485 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7487 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7488 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7489 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7491 \c %macro  get_GOT 0
7493 \c         call    %%getgot
7494 \c   %%getgot:
7495 \c         pop     ebx
7496 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7498 \c %endmacro
7500 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7502 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7503 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7504 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7505 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7506 way this works is like this:
7508 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7510 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7511 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7512 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7513 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7515 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7516 them, they are shared between code modules in the library, but do
7517 not get exported from the library to the program that loaded it.
7518 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7519 can access them in the same way as local variables, using the above
7520 \c{..gotoff} mechanism.
7522 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7523 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7524 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7527 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7529 If your library needs to get at an external variable (external to
7530 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7531 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7532 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7533 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7534 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7535 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7536 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7537 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7538 you would code
7540 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7542 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7543 linker, when it builds the shared library, collects together every
7544 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7545 has every necessary entry present.
7547 Common variables must also be accessed in this way.
7550 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7552 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7553 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7554 you have to give the size of the data item. This is because the
7555 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7556 entries for any exported functions, and also moves exported data
7557 items away from the library's data section in which they were
7558 declared.
7560 So to export a function to users of the library, you must use
7562 \c global  func:function           ; declare it as a function
7564 \c func:   push    ebp
7566 \c         ; etc.
7568 And to export a data item such as an array, you would have to code
7570 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7572 \c array:  resd    128
7573 \c .end:
7575 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7576 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7577 end up living in the data section of the main program, rather than
7578 in your library's data section, where you declared it. So you will
7579 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7580 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7581 effectively, it has become).
7583 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7584 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7585 sort of code:
7587 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7589 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7590 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7591 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7592 pointing at your data section instead of at the exported global
7593 which resides elsewhere.
7595 Instead of the above code, then, you must write
7597 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7599 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7600 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7601 at that address, rather than just relocating by section base.
7603 Either method will work for functions: referring to one of your
7604 functions by means of
7606 \c funcptr:        dd      my_function
7608 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7610 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
7612 will give the address of the procedure linkage table for the
7613 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7614 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7617 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7619 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7620 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7621 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7622 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7623 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7624 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7625 in the main program can be transparently passed off to their real
7626 destinations.
7628 To call an external routine, you must use another special PIC
7629 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7630 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7631 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7632 ..plt}.
7635 \S{link} Generating the Library File
7637 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7638 you then generate your shared library with a command such as
7640 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7641 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7643 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7644 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7645 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7646 library file name, with a version number, into the library:
7648 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7650 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7651 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7654 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7656 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7657 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7658 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7659 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7660 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7661 one, or jumps between different-size segments.
7664 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7666 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7667 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7668 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7669 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7670 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7671 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7672 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7673 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7675 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7676 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7677 segment, so just coding, for example,
7679 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7681 will not work, since the offset part of the address will be
7682 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7683 one.
7685 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7686 generate the required instruction by coding it manually, using
7687 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7688 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7690 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7692 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7693 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7694 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7695 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7696 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7697 segment to a 32-bit one.
7699 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7700 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7702 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7704 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7705 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7706 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7709 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7710 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7712 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7713 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7714 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7715 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7716 32-bit segment, or vice versa.
7718 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7719 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7720 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7721 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7723 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7724 the address, since any effective address containing a 32-bit
7725 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7727 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7728 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7730 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7731 instruction and a register) if you already know the precise offset
7732 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7733 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7734 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7736 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7737 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7739 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7741 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7742 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7743 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7745 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7747 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7748 which controls the size of the data stored at the address, with the
7749 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7750 address itself. The two can quite easily be different:
7752 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7754 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7755 offset.
7757 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7758 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7760 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7762 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7763 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7764 offset), and calls that address.
7767 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7769 The other way you might want to access data might be using the
7770 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7771 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7772 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7773 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7775 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7776 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7777 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7778 desired address into \c{ESI} and then code
7780 \c         a32     lodsb
7782 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7783 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7784 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7785 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7787 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7788 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7789 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7790 instructions with implicit addressing:
7791 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7792 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7793 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7794 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7795 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7796 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7797 Also, the
7798 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7799 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7800 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7801 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7802 size from the code segment.
7804 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7805 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7806 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7807 give the value of the segment register being manipulated. To force
7808 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7809 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7811 \c         o16 push    ss
7812 \c         o16 push    ds
7814 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7815 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7816 one.
7818 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7819 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7822 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7824 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7825 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7826 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7827 write position-independent code for shared libraries.
7829 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7830 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7831 registers, which still add their bases.
7833 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7834 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7835 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7836 probably desirable to make that the default, using the directive
7837 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7839 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7840 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7841 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7842 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7843 Please see the ABI documentation for your platform.
7845 64-bit platforms differ in the sizes of the C/C++ fundamental
7846 datatypes, not just from 32-bit platforms but from each other.  If a
7847 specific size data type is desired, it is probably best to use the
7848 types defined in the standard C header \c{<inttypes.h>}.
7850 All known 64-bit platforms except some embedded platforms require that
7851 the stack is 16-byte aligned at the entry to a function.  In order to
7852 enforce that, the stack pointer (\c{RSP}) needs to be aligned on an
7853 \c{odd} multiple of 8 bytes before the \c{CALL} instruction.
7855 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7856 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7857 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7858 set to zero.
7860 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7862 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7863 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
7865 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7866 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7867 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7868 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7870 This is consistent with the AMD documentation and most other
7871 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7872 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7873 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7874 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7875 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7876 can be used for this purpose.
7878 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7880 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7881 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7882 immediates to 32 bits.
7884 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7886 \c      MOV reg64,imm64
7888 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7889 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7890 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7891 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7892 immediate as \c{DWORD}:
7894 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7895 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7896 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7897 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7899 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7901 If optimization is enabled and NASM can determine at assembly time
7902 that a shorter instruction will suffice, the shorter instruction will
7903 be emitted unless of course \c{STRICT QWORD} or \c{STRICT DWORD} is
7904 specified (see \k{strict}):
7906 \c      mov rax,1               ; Assembles as "mov eax,1" (5 bytes)
7907 \c      mov rax,strict qword 1  ; Full 10-byte instruction
7908 \c      mov rax,strict dword 1  ; 7-byte instruction
7909 \c      mov rax,symbol          ; 10 bytes, not known at assembly time
7910 \c      lea rax,[rel symbol]    ; 7 bytes, usually preferred by the ABI
7912 Note that \c{lea rax,[rel symbol]} is position-independent, whereas
7913 \c{mov rax,symbol} is not.  Most ABIs prefer or even require
7914 position-independent code in 64-bit mode.  However, the \c{MOV}
7915 instruction is able to reference a symbol anywhere in the 64-bit
7916 address space, whereas \c{LEA} is only able to access a symbol within
7917 within 2 GB of the instruction itself (see below.)
7919 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7920 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7921 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7922 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7923 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7924 displacement size as \c{ABS QWORD}:
7926 \c      default abs
7928 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7929 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7930 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7932 \c      default rel
7934 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7935 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7936 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7937 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7939 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7940 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7942 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7944 On Unix, the 64-bit ABI as well as the x32 ABI (32-bit ABI with the
7945 CPU in 64-bit mode) is defined by the documents at:
7947 \W{http://www.nasm.us/abi/unix64}\c{http://www.nasm.us/abi/unix64}
7949 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7950 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7952 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7953 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7954 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7955 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7956 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7958 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7960 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7961 double}, which is 80 bits (\c{TWORD}) on most platforms (Android is
7962 one exception; there \c{long double} is 64 bits and treated the same
7963 as \c{double}.)  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to
7964 \c{XMM7}; return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed
7965 on the stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7967 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7969 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7971 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7973 \c      void foo(long a, double b, int c)
7975 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7977 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7979 The Win64 ABI is described by the document at:
7981 \W{http://www.nasm.us/abi/win64}\c{http://www.nasm.us/abi/win64}
7983 What follows is a simplified summary.
7985 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7986 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7987 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7988 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7989 use by the function without saving.
7991 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7993 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7994 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7995 return is \c{XMM0} only.
7997 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7999 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
8001 \c      void foo(long long a, double b, int c)
8003 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
8005 \C{trouble} Troubleshooting
8007 This chapter describes some of the common problems that users have
8008 been known to encounter with NASM, and answers them.  If you think you
8009 have found a bug in NASM, please see \k{bugs}.
8012 \H{problems} Common Problems
8014 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
8016 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
8017 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
8018 deliberate design feature, connected to predictability of output:
8019 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
8020 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
8021 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
8022 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
8023 have NASM produce the more efficient code automatically enable
8024 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
8027 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
8029 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
8030 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
8031 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
8032 longer.
8034 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
8035 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
8036 type of processor the code it is generating will be run on; so it
8037 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
8038 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
8039 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
8040 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
8041 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
8042 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
8043 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
8044 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
8045 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
8048 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
8050 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
8051 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
8052 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
8053 sector, people who are used to MASM tend to code
8055 \c         ORG 0
8057 \c         ; some boot sector code
8059 \c         ORG 510
8060 \c         DW 0xAA55
8062 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
8063 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
8064 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
8066 \c         ORG 0
8068 \c         ; some boot sector code
8070 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8071 \c         DW 0xAA55
8073 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
8074 the output to move the assembly point up to 510. This method also
8075 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
8076 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
8077 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
8078 find out what's wrong with it.
8081 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
8083 The other common problem with the above code is people who write the
8084 \c{TIMES} line as
8086 \c         TIMES 510-$ DB 0
8088 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
8089 the difference between them is also a pure number and can happily be
8090 fed to \c{TIMES}.
8092 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
8093 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
8094 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
8095 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
8096 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
8097 information back to the expression evaluator. So from the
8098 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
8099 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
8100 is also not a pure number, but involves a section base. Values
8101 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
8103 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
8104 line in the form
8106 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
8108 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
8109 and so their difference is a pure number. This will solve the
8110 problem and generate sensible code.
8112 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
8114                   The Netwide Disassembler, NDISASM
8116 \H{ndisintro} Introduction
8119 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
8120 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
8121 complete with a full instruction table, and not make as much use of
8122 it as possible, so here's a disassembler which shares the
8123 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
8125 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
8126 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
8127 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
8128 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
8129 disassembles.
8132 \H{ndisrun} Running NDISASM
8134 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
8136 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
8138 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
8139 provided of course that you remember to specify which it is to work
8140 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
8141 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
8143 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
8144 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
8145 summary of command line options.
8148 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
8150 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
8151 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
8152 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
8153 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
8154 this.
8156 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
8157 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
8158 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
8159 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
8160 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
8162 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
8164 \c        ndisasm -o100h filename.com
8166 will do the trick.
8169 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
8171 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
8172 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
8173 will faithfully plough through the data section, producing machine
8174 instructions wherever it can (although most of them will look
8175 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
8176 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
8177 Then it will reach the code section.
8179 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
8180 instruction from part of the data section, and its file position is
8181 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
8182 entirely possible that another spurious instruction will get
8183 generated, starting with the final byte of the data section, and
8184 then the correct first instruction in the code section will not be
8185 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
8186 ideal.
8188 To avoid this, you can specify a `\i{synchronisation}' point, or indeed
8189 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
8190 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8191 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8192 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8193 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8194 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8195 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8196 the instructions in your code section.
8198 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8199 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8200 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8203 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8205 rather than
8207 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8209 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8210 to, just by repeating the \c{-s} option.
8213 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
8214 \I\c{auto-sync}
8216 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8217 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8218 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8219 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8220 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8221 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8222 needed.
8224 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8225 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8226 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8227 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8229 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8230 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8231 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8232 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8233 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8234 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8235 processed, there isn't much it can do about it...)
8237 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8238 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8239 the register contains) or involves a segment address (in which case
8240 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8241 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8243 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8244 points in all the right places, and save you from having to place
8245 any sync points manually. However, it should be stressed that
8246 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8247 you may still have to place some manually.
8249 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8250 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8251 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8252 options.
8254 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8255 fluke, something in your data section should disassemble to a
8256 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8257 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8258 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8259 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8260 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8261 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8262 suppress disassembly of the data area.
8265 \S{ndisother} Other Options
8267 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8268 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8269 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8270 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8272 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8273 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8274 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8275 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8276 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8277 anyway.
8280 \A{inslist} \i{Instruction List}
8282 \H{inslistintro} Introduction
8284 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8285 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8286 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8287  when appropriate, one or more usage flags.
8289 \& inslist.src
8291 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8293 \& changes.src
8295 \A{source} Building NASM from Source
8297 The source code for NASM is available from our website,
8298 \W{http://www.nasm.us/}{http://wwww.nasm.us/}, see \k{website}.
8300 \H{tarball} Building from a Source Archive
8302 The source archives available on the web site should be capable of
8303 building on a number of platforms.  This is the recommended method for
8304 building NASM to support platforms for which executables are not
8305 available.
8307 On a system which has Unix shell (\c{sh}), run:
8309 \c      sh configure
8310 \c      make everything
8312 A number of options can be passed to \c{configure}; see
8313 \c{sh configure --help}.
8315 A set of Makefiles for some other environments are also available;
8316 please see the file \c{Mkfiles/README}.
8318 To build the installer for the Windows platform, you will need the
8319 \i\e{Nullsoft Scriptable Installer}, \i{NSIS}, installed.
8321 To build the documentation, you will need a set of additional tools.
8322 The documentation is not likely to be able to build on non-Unix
8323 systems.
8325 \H{git} Building from the \i\c{git} Repository
8327 The NASM development tree is kept in a source code repository using
8328 the \c{git} distributed source control system.  The link is available
8329 on the website.  This is recommended only to participate in the
8330 development of NASM or to assist with testing the development code.
8332 To build NASM from the \c{git} repository you will need a Perl and, if
8333 building on a Unix system, GNU autoconf.
8335 To build on a Unix system, run:
8337 \c      sh autogen.sh
8339 to create the \c{configure} script and then build as listed above.
8341 \A{contact} Contact Information
8343 \H{website} Website
8345 NASM has a \i{website} at
8346 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}.
8348 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
8349 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
8350 the official web site in source form as well as binaries for a number
8351 of common platforms.
8353 \S{forums} User Forums
8355 Users of NASM may find the Forums on the website useful.  These are,
8356 however, not frequented much by the developers of NASM, so they are
8357 not suitable for reporting bugs.
8359 \S{develcom} Development Community
8361 The development of NASM is coordinated primarily though the
8362 \i\c{nasm-devel} mailing list.  If you wish to participate in
8363 development of NASM, please join this mailing list.  Subscription
8364 links and archives of past posts are available on the website.
8366 \H{bugs} \i{Reporting Bugs}\I{bugs}
8368 To report bugs in NASM, please use the \i{bug tracker} at
8369 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/} (click on "Bug
8370 Tracker"), or if that fails then through one of the contacts in
8371 \k{website}.
8373 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
8374 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
8375 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
8376 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
8377 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
8378 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
8379 there.
8381 If you do report a bug, \e{please} make sure your bug report includes
8382 the following information:
8384 \b What operating system you're running NASM under.  Linux,
8385 FreeBSD, NetBSD, MacOS X, Win16, Win32, Win64, MS-DOS, OS/2, VMS,
8386 whatever.
8388 \b If you compiled your own executable from a source archive, compiled
8389 your own executable from \c{git}, used the standard distribution
8390 binaries from the website, or got an executable from somewhere else
8391 (e.g. a Linux distribution.) If you were using a locally built
8392 executable, try to reproduce the problem using one of the standard
8393 binaries, as this will make it easier for us to reproduce your problem
8394 prior to fixing it.
8396 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
8397 it. Give us the precise command line, and the contents of the
8398 \c{NASMENV} environment variable if any.
8400 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
8401 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
8402 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
8403 got, and the exact linker command line. If the problem involves
8404 linking against object files generated by a compiler, tell us what
8405 compiler, what version, and what command line or options you used.
8406 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
8407 with the command-line version of the compiler.)
8409 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
8410 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
8411 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
8412 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
8413 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
8414 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
8415 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
8416 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
8417 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
8418 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
8419 demonstrate the problem is much easier to work with than a
8420 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
8421 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
8423 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
8424 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
8425 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
8426 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
8427 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
8428 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
8429 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
8430 generating'; `the object file produced from this source code crashes
8431 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
8432 should be 77 instead'.
8434 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
8435 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
8436 generates the same file, or whether the problem is related to
8437 portability issues between our development platforms and yours. We
8438 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
8439 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
8440 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
8441 for us.
8443 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
8444 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
8445 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
8446 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
8447 differently from us.