NASM 2.07rc3
[nasm/avx512.git] / doc / nasmdoc.src
blobbda3b6f89e11076ca45c1797b7e09ac0cb653dfb
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#   
3 \#   Copyright 1996-2009 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.
17 \#     
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
36 \M{category}{Programming}
37 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
38 \M{year}{1996-2009}
39 \M{author}{The NASM Development Team}
40 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
41 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "COPYING" distributed in the NASM archive.}
42 \M{auxinfo}{This release is dedicated to the memory of Charles A. Crayne.  We miss you, Chuck.}
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 \IR{-D} \c{-D} option
49 \IR{-E} \c{-E} option
50 \IR{-F} \c{-F} option
51 \IR{-I} \c{-I} option
52 \IR{-M} \c{-M} option
53 \IR{-MD} \c{-MD} option
54 \IR{-MF} \c{-MF} option
55 \IR{-MG} \c{-MG} option
56 \IR{-MP} \c{-MP} option
57 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
58 \IR{-MT} \c{-MT} option
59 \IR{-O} \c{-O} option
60 \IR{-P} \c{-P} option
61 \IR{-U} \c{-U} option
62 \IR{-X} \c{-X} option
63 \IR{-a} \c{-a} option
64 \IR{-d} \c{-d} option
65 \IR{-e} \c{-e} option
66 \IR{-f} \c{-f} option
67 \IR{-g} \c{-g} option
68 \IR{-i} \c{-i} option
69 \IR{-l} \c{-l} option
70 \IR{-o} \c{-o} option
71 \IR{-p} \c{-p} option
72 \IR{-s} \c{-s} option
73 \IR{-u} \c{-u} option
74 \IR{-v} \c{-v} option
75 \IR{-W} \c{-W} option
76 \IR{-w} \c{-w} option
77 \IR{-y} \c{-y} option
78 \IR{-Z} \c{-Z} option
79 \IR{!=} \c{!=} operator
80 \IR{$, here} \c{$}, Here token
81 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
82 \IR{$$} \c{$$} token
83 \IR{%} \c{%} operator
84 \IR{%%} \c{%%} operator
85 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
86 \IA{%-1}{%+1}
87 \IR{%0} \c{%0} parameter count
88 \IR{&} \c{&} operator
89 \IR{&&} \c{&&} operator
90 \IR{*} \c{*} operator
91 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
92 \IR{/} \c{/} operator
93 \IR{//} \c{//} operator
94 \IR{<} \c{<} operator
95 \IR{<<} \c{<<} operator
96 \IR{<=} \c{<=} operator
97 \IR{<>} \c{<>} operator
98 \IR{=} \c{=} operator
99 \IR{==} \c{==} operator
100 \IR{>} \c{>} operator
101 \IR{>=} \c{>=} operator
102 \IR{>>} \c{>>} operator
103 \IR{?} \c{?} MASM syntax
104 \IR{^} \c{^} operator
105 \IR{^^} \c{^^} operator
106 \IR{|} \c{|} operator
107 \IR{||} \c{||} operator
108 \IR{~} \c{~} operator
109 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
110 \IA{%$$}{%$}
111 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
112 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
113 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
114 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
115 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
116 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
117 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
118 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
119 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
120 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
121 variables
122 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
123 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
124 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
125 \IR{autoconf} Autoconf
126 \IR{bin} bin
127 \IR{bitwise and} bitwise AND
128 \IR{bitwise or} bitwise OR
129 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
130 \IR{block ifs} block IFs
131 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
132 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
133 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
134 \IR{bsd} BSD
135 \IR{c calling convention} C calling convention
136 \IR{c symbol names} C symbol names
137 \IA{critical expressions}{critical expression}
138 \IA{command line}{command-line}
139 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
140 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
141 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
142 \IA{character constants}{character constant}
143 \IR{common object file format} Common Object File Format
144 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
145 in \c{elf}
146 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
147 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
148 \IR{declaring structure} declaring structures
149 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
150 \IR{devpac} DevPac
151 \IR{djgpp} DJGPP
152 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
153 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
154 \IR{dos} DOS
155 \IR{dos archive} DOS archive
156 \IR{dos source archive} DOS source archive
157 \IA{effective address}{effective addresses}
158 \IA{effective-address}{effective addresses}
159 \IR{elf} ELF
160 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
161 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
162 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
163 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
164 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
165 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
166 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
167 \IR{freebsd} FreeBSD
168 \IR{freelink} FreeLink
169 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
170 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
171 convention
172 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
173 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
174 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
175 \IR{got} GOT
176 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
177 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
178 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
179 \IR{intel number formats} Intel number formats
180 \IR{linux, elf} Linux, ELF
181 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
182 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
183 \IR{logical and} logical AND
184 \IR{logical or} logical OR
185 \IR{logical xor} logical XOR
186 \IR{masm} MASM
187 \IA{memory reference}{memory references}
188 \IR{minix} Minix
189 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
190 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
191 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
192 \IR{mmx registers} MMX registers
193 \IA{modr/m}{modr/m byte}
194 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
195 \IR{ms-dos} MS-DOS
196 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
197 \IR{multipush} \c{multipush} macro
198 \IR{nan} NaN
199 \IR{nasm version} NASM version
200 \IR{netbsd} NetBSD
201 \IR{omf} OMF
202 \IR{openbsd} OpenBSD
203 \IR{operating system} operating system
204 \IR{os/2} OS/2
205 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
206 \IR{passes} passes, assembly
207 \IR{perl} Perl
208 \IR{pic} PIC
209 \IR{pharlap} PharLap
210 \IR{plt} PLT
211 \IR{plt} \c{PLT} relocations
212 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
213 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
214 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
215 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
216 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
217 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
218 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
219 Object File Format
220 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
221 \IA{repeating}{repeating code}
222 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
223 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
224 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
225 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
226 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
227 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
228 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
229 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
230 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
231 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
232 \IR{shift command} \c{shift} command
233 \IA{sib}{sib byte}
234 \IR{sib byte} SIB byte
235 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
236 \IR{solaris x86} Solaris x86
237 \IA{standard section names}{standardized section names}
238 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
239 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
240 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
241 \IR{tlink} \c{TLINK}
242 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
243 \IR{unicode} Unicode
244 \IR{unix} Unix
245 \IR{utf-8} UTF-8
246 \IR{utf-16} UTF-16
247 \IR{utf-32} UTF-32
248 \IA{sco unix}{unix, sco}
249 \IR{unix, sco} Unix, SCO
250 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
251 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
252 \IA{unix system v}{unix, system v}
253 \IR{unix, system v} Unix, System V
254 \IR{unixware} UnixWare
255 \IR{val} VAL
256 \IR{version number of nasm} version number of NASM
257 \IR{visual c++} Visual C++
258 \IR{www page} WWW page
259 \IR{win32} Win32
260 \IR{win32} Win64
261 \IR{windows} Windows
262 \IR{windows 95} Windows 95
263 \IR{windows nt} Windows NT
264 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
265 \# \IC{program entry point}{start point, program}
266 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
267 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
268 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
271 \C{intro} Introduction
273 \H{whatsnasm} What Is NASM?
275 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
276 for portability and modularity. It supports a range of object file
277 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
278 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
279 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
280 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
281 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
282 strong support for macros.
285 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
287 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
288 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
289 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
290 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
292 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
293 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
295 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
296 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
297 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
298 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
299 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
300 it (properly.)
302 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
303 doesn't seem to have much (or any) documentation.
305 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
306 DOS.
308 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
309 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
310 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
311 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
312 It's expensive too. And it's DOS-only.
314 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
315 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
316 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
317 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
318 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
319 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
320 Again.
323 \S{legal} \i{License} Conditions
325 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
326 distribution archive, for the license conditions under which you may
327 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
328 known as the simplified BSD license.
330 Copyright 1996-2009 the NASM Authors - All rights reserved.
332 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
333 modification, are permitted provided that the following conditions are
334 met:
336 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
337 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
339 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
340 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
341 documentation and/or other materials provided with the distribution.
342       
343 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
344 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
345 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
346 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
347 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
348 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
349 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
350 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
351 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
352 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
353 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
354 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
355 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
358 \H{contact} Contact Information
360 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
361 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
362 (see below for the link).
363 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
365 NASM has a \i{website} at
366 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}. If it's not there,
367 google for us!
369 \i{New releases} of NASM are available from the official web site.
371 Announcements are posted to
372 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
373 and to the web site
374 \W{http://www.freshmeat.net/}\c{http://www.freshmeat.net/}.
376 If you want information about NASM beta releases, and the current
377 development status, please subscribe to the \i\c{nasm-devel} email
378 list; see link from the website.
381 \H{install} Installation
383 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
385 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
386 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
387 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
388 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
390 The archive will contain a set of executable files: the NASM
391 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
392 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
393 RDOFF file format.
395 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
396 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
397 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
398 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
399 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
400 under other versions of Windows as well.)
402 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
403 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
404 so you can delete it if you need to save space; however, you may
405 want to keep the documentation or test programs.
407 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
408 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
409 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
410 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
411 the source archive.
413 Note that a number of files are generated from other files by Perl
414 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
415 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
416 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
417 documentation. It is possible future source distributions may not
418 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
419 platforms, including DOS and Windows, are available from
420 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
423 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
425 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
426 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
427 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
428 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
429 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
431 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
432 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
433 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
434 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
435 accordingly.
437 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
438 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
439 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
440 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
441 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
442 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
443 install the programs yourself.
445 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
446 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
447 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
448 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
451 \C{running} Running NASM
453 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
455 To assemble a file, you issue a command of the form
457 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
459 For example,
461 \c nasm -f elf myfile.asm
463 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
465 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
467 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
469 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
470 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
471 to give a listing file name, for example:
473 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
475 To get further usage instructions from NASM, try typing
477 \c nasm -h
479 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
480 are.
482 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
483 or \c{ELF}, type
485 \c file nasm
487 (in the directory in which you put the NASM binary when you
488 installed it). If it says something like
490 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
492 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
493 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
495 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
497 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
498 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
499 and are rare these days.)
501 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
502 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
503 messages.
506 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
508 NASM will normally choose the name of your output file for you;
509 precisely how it does this is dependent on the object file format.
510 For Microsoft object file formats (\i\c{obj} and \i\c{win32}), it
511 will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
512 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
513 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\i\c{aout},
514 \i\c{coff}, \i\c{elf}, \i\c{macho} and \i\c{as86}) it will substitute \c{.o}. For
515 \i\c{rdf}, it will use \c{.rdf}, and for the \i\c{bin} format it
516 will simply remove the extension, so that \c{myfile.asm} produces
517 the output file \c{myfile}.
519 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
520 has the same name as the input file, in which case it will give a
521 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
523 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
524 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
525 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
526 with the name you wish for the output file, either with or without
527 an intervening space. For example:
529 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
530 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
532 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
533 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
536 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
538 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
539 output file format for you itself. In the distribution versions of
540 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
541 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
542 choose what you want the default to be.
544 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
545 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
547 A complete list of the available output file formats can be given by
548 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
551 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
553 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
554 optional space) by a file name, NASM will generate a
555 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
556 code are listed on the left, and the actual source code, with
557 expansions of multi-line macros (except those which specifically
558 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
559 right. For example:
561 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
563 If a list file is selected, you may turn off listing for a
564 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
565 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
566 form" (without the brackets). This can be used to list only
567 sections of interest, avoiding excessively long listings.
570 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
572 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
573 This can be redirected to a file for further processing. For example:
575 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
578 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
580 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
581 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
582 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
583 dependency list without a prefix.
586 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
588 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
589 output to a file, rather than to stdout.  For example:
591 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
594 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
596 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
597 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
598 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
599 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
600 updated dependencies with every assembly session.  For example:
602 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
605 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
607 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
608 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
609 specified by the \c{-o} option.
612 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
614 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
615 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
616 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
617 quotable in Make.
620 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
622 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
623 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
624 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
625 file has been removed.
628 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
630 This option is used to select the format of the debug information
631 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
632 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
633 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
634 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
635 if \c{-F} is specified.
637 A complete list of the available debug file formats for an output
638 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
639 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
641 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which
642 is not built into NASM by default. For information on how
643 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
646 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
648 This option can be used to generate debugging information in the specified
649 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
650 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
651 If no debug information is currently implemented in the selected output
652 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
655 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
657 This option can be used to select an error reporting format for any
658 error messages that might be produced by NASM.
660 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
661 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
662 the default and looks like this:
664 \c filename.asm:65: error: specific error message
666 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
667 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
668 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
669 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
670 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
672 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
673 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
675 \c filename.asm(65) : error: specific error message
677 where the only difference is that the line number is in parentheses
678 instead of being delimited by colons.
680 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
682 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
684 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
685 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
686 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
687 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
688 example) you want to load them into an editor.
690 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
691 which causes errors to be sent to the specified files rather than
692 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
693 the errors into a file by typing
695 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
697 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
698 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
699 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
701 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
703 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
704 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
705 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
706 program, you can type:
708 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
710 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
713 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
715 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
716 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
717 search for the given file not only in the current directory, but also
718 in any directories specified on the command line by the use of the
719 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
720 library}, for example, by typing
722 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
724 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
725 optional).
727 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
728 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
729 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
730 prepended exactly as written to the name of the include file.
731 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
732 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
734 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
735 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
736 to search for the file \c{foobar.i}...)
738 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
739 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
740 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
741 \k{nasmenv}).
743 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
744 be specified as \c{-I}.
747 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
749 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
750 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
751 option. So running
753 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
755 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
756 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
758 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
759 option can also be specified as \c{-P}.
762 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
764 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
765 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
766 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
767 could code
769 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
771 as an alternative to placing the directive
773 \c %define FOO 100
775 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
776 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
777 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
778 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
779 \c{-dDEBUG}.
781 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
782 be specified as \c{-D}.
785 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
787 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
788 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
789 option specified earlier on the command lines.
791 For example, the following command line:
793 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
795 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
796 program. This is useful to override options specified at a different
797 point in a Makefile.
799 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
800 be specified as \c{-U}.
803 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
805 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
806 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
807 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
808 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
809 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
810 if the \c{-o} option is also used).
812 This option cannot be applied to programs which require the
813 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
814 which depend on the values of symbols: so code such as
816 \c %assign tablesize ($-tablestart)
818 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
820 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
821 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
822 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
824 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
826 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
827 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
828 completely and assume the compiler has already done it, to save time
829 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
830 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
831 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
834 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
836 NASM defaults to not optimizing operands which can fit into a signed byte.
837 This means that if you want the shortest possible object code,
838 you have to enable optimization.
840 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
841 levels of optimization.  The syntax is:
843 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
844         if a short form is not specified, except conditional jumps.
845         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
847 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
848         which will fit in a signed byte are optimized,
849         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
850         to the long form unless otherwise specified.
852 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
853         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
854         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
855         has been used (see \k{strict}).  For compatability with earlier
856         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
857         one. This number has no effect on the actual number of passes.
859 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses.
861 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
862 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
865 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
867 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
868 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
870 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
872 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
873 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
874 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
875 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
876 Note that you lose the ability to override the default address type for
877 the instruction.
879 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
880 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
881 \c{include}, \c{local})
883 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
885 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
886 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
887 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
888 conditions are reported like errors, but come up with the word
889 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
890 generating an output file and returning a success status to the
891 operating system.
893 Some conditions are even less severe than that: they are only
894 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
895 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
896 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
897 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
898 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
899 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
901 The \i{suppressible warning} classes are:
903 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
904 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
905 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
906 you might want to disable it.
908 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This
909 warning class is disabled by default.
911 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
912 parameters than optional parameters. This warning class
913 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
915 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
916 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
917 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
918 see \k{syntax} for more information.
920 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
921 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
923 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations
924 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this.
925 This warning class is disabled by default.
927 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
928 Enabled by default.
930 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
931 Disabled by default.
933 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
934 Disabled by default.
936 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
937 Enabled by default.
939 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
940 Enabled by default.
942 \b \i\c{error} causes warnings to be treated as errors.  Disabled by
943 default.
945 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes (not
946 including \c{error}).  Thus, \c{-w+all} enables all available warnings.
948 In addition, you can set warning classes across sections.
949 Warning classes may be enabled with \i\c{[warning +warning-name]},
950 disabled with \i\c{[warning -warning-name]} or reset to their
951 original value with \i\c{[warning *warning-name]}. No "user form"
952 (without the brackets) exists.
954 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
955 \c{-Wwarning} and \c{-Wno-warning} instead of \c{-w+warning} and
956 \c{-w-warning}, respectively.
959 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
961 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
962 and the date on which it was compiled.
964 You will need the version number if you report a bug.
966 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
968 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
969 debug info formats for the given output format. The default format
970 is indicated by an asterisk. For example:
972 \c nasm -f elf -y
974 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
975 \c   ('*' denotes default):
976 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
977 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
980 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
982 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append
983 (respectively) the given argument to all \c{global} or
984 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the
985 underscore to all global and external variables, as C sometimes
986 (but not always) likes it.
989 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
991 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
992 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
993 processed before the real command line. You can use this to define
994 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
995 options in the \c{NASMENV} variable.
997 The value of the variable is split up at white space, so that the
998 value \c{-s -ic:\\nasmlib} will be treated as two separate options.
999 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
1000 what you might want, because it will be split at the space and the
1001 NASM command-line processing will get confused by the two
1002 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
1004 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
1005 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
1006 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
1007 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
1008 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib} is equivalent to setting it to \c{-s
1009 -ic:\\nasmlib}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
1011 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
1012 changed with version 0.98.31.
1015 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
1017 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
1018 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
1019 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1020 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1021 skipping this section.
1024 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1026 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1027 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1028 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1029 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1030 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1031 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1032 will distinguish between labels differing only in case.
1035 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1037 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1038 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1039 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1040 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1041 if you declare, for example,
1043 \c foo     equ     1
1044 \c bar     dw      2
1046 then the two lines of code
1048 \c         mov     ax,foo
1049 \c         mov     ax,bar
1051 generate completely different opcodes, despite having
1052 identical-looking syntaxes.
1054 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1055 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1056 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1057 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1058 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1059 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1060 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1061 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1063 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1064 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1065 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1066 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1067 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1068 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1070 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1071 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1072 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1073 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1074 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1075 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1076 \e{everything} is a label.
1078 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1079 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1080 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1081 portion outside square brackets and another portion inside. The
1082 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1083 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1086 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1088 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1089 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1090 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1091 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1092 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1093 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1094 \c{mov word [var],2}.
1096 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1097 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1098 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1099 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1100 the strings being manipulated.
1103 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1105 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1106 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1107 choose to put in your segment registers, and will never
1108 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1111 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1113 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1114 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1115 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1116 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1117 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1118 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1119 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1120 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1121 track of which external variable definitions are far and which are
1122 near.
1125 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1127 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1128 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1129 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1130 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1132 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1133 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1134 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1135 on a misunderstanding by the authors.
1138 \S{qsother} Other Differences
1140 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1141 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1143 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1144 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1145 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1146 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1147 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1148 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1149 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1151 In addition to all of this, macros and directives work completely
1152 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1153 details.
1156 \C{lang} The NASM Language
1158 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1160 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1161 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1162 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1164 \c label:    instruction operands        ; comment
1166 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1167 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1168 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1169 presence and nature of the instruction field.
1171 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1172 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1173 backslash-ended line.
1175 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1176 have white space before them, or instructions may have no space
1177 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1178 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1179 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1180 valid source line which does nothing but define a label. Running
1181 NASM with the command-line option
1182 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1183 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1185 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1186 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1187 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1188 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1189 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1190 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1191 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1192 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1193 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1194 an identifier is 4095 characters.
1196 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1197 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1198 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1199 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1200 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1201 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1202 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1203 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1204 override}segment register as an instruction prefix: coding
1205 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1206 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1207 syntactic features of the language, but for instructions such as
1208 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1209 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1210 \c{es lodsb}.
1212 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1213 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1214 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1216 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1217 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1219 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1220 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1221 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1222 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1223 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1224 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1226 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1227 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1228 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1229 \# Details of
1230 \# all forms of each supported instruction are given in
1231 \# \k{iref}.
1232 For example, you can code:
1234 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1235 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1237 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1238 \c         fadd    to st1          ; so does this
1240 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1241 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1242 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1245 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1247 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1248 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1249 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1250 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1251 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1252 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1253 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1254 prefix.
1257 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1259 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1260 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1261 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1262 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1264 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1265 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1266 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1267 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1268 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1269 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1270 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1271 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1272 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1273 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1274 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1275 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1276 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1278 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1281 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1283 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1284 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1285 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1286 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1287 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1288 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1289 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1290 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1291 expression}: see \k{crit}.
1293 For example:
1295 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1296 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1297 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1298 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1300 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1302 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1303 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1304 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1305 directly into a game executable file. It can be called in one of
1306 these three ways:
1308 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1309 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1310 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1311 \c                                    ; actually include at most 512
1313 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1314 macro version searches for the file in the include file search path
1315 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1316 overridden if desired.
1319 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1321 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1322 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1323 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1324 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1325 example,
1327 \c message         db      'hello, world'
1328 \c msglen          equ     $-message
1330 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1331 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1332 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1333 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1334 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1335 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1338 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1340 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1341 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1342 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1343 code
1345 \c zerobuf:        times 64 db 0
1347 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1348 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1349 \e{expression}, so you can do things like
1351 \c buffer: db      'hello, world'
1352 \c         times 64-$+buffer db ' '
1354 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1355 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1356 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1358 \c         times 100 movsb
1360 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1361 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1362 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1364 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1366 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1367 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1368 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1369 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1370 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1373 \H{effaddr} Effective Addresses
1375 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1376 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1377 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1378 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1379 example:
1381 \c wordvar dw      123
1382 \c         mov     ax,[wordvar]
1383 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1384 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1386 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1387 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1389 More complicated effective addresses, such as those involving more
1390 than one register, work in exactly the same way:
1392 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1393 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1395 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1396 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1397 all right:
1399 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1400 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1402 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1403 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1404 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1405 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1406 generate the latter on the grounds that the former requires four
1407 bytes to store a zero offset.
1409 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1410 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1411 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1412 default segment registers.
1414 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1415 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1416 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1417 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1418 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1419 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1420 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1421 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1422 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1423 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1424 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1426 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1427 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1428 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1429 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1430 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1431 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1432 the offset to be lost.
1434 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1435 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1436 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1437 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1438 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1439 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1441 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1442 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1443 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1444 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1447 \H{const} \i{Constants}
1449 NASM understands four different types of constant: numeric,
1450 character, string and floating-point.
1453 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1455 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1456 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1457 suffix \c{H} or \c{X}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} for \i{hexadecimal},
1458 \i{octal} and \i{binary} respectively, or you can prefix \c{0x} for
1459 hexadecimal in the style of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal
1460 in the style of Borland Pascal. Note, though, that the \I{$,
1461 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1462 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1463 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1464 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0o} or
1465 \c{0q} for octal, and \c{0b} for binary.  Please note that unlike C, a
1466 \c{0} prefix by itself does \e{not} imply an octal constant!
1468 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1469 up long strings.
1471 Some examples (all producing exactly the same code):
1473 \c         mov     ax,200          ; decimal
1474 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1475 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1476 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1477 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1478 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1479 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1480 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1481 \c         mov     ax,310q         ; octal
1482 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1483 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1484 \c         mov     ax,0q310        ; hex yet again
1485 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1486 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1487 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1489 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1491 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1492 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1493 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1494 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1495 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1496 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1497 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1500 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1502 \c       \'          single quote (')
1503 \c       \"          double quote (")
1504 \c       \`          backquote (`)
1505 \c       \\\          backslash (\)
1506 \c       \?          question mark (?)
1507 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1508 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1509 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1510 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1511 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1512 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1513 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1514 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1515 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1516 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1517 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1518 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1520 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1521 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1522 sequence.
1524 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1525 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1527 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1528 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1529 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1532 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1534 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1535 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1537 A character constant with more than one byte will be arranged
1538 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1540 \c           mov eax,'abcd'
1542 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1543 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1544 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1545 the sense of character constants understood by the Pentium's
1546 \i\c{CPUID} instruction.
1549 \S{strconst} \i{String Constants}
1551 String constants are character strings used in the context of some
1552 pseudo-instructions, namely the
1553 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1554 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1555 certain preprocessor directives.
1557 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1558 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1559 for the conditions. So the following are equivalent:
1561 \c       db    'hello'               ; string constant
1562 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1564 And the following are also equivalent:
1566 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1567 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1568 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1570 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1571 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1572 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1573 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1574 or four-character constants are treated as strings when they are
1575 operands to \c{DW}, and so forth.
1577 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1579 The special operators \i\c{__utf16__} and \i\c{__utf32__} allows
1580 definition of Unicode strings.  They take a string in UTF-8 format and
1581 converts it to (littleendian) UTF-16 or UTF-32, respectively.
1583 For example:
1585 \c %define u(x) __utf16__(x)
1586 \c %define w(x) __utf32__(x)
1588 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1589 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1591 \c{__utf16__} and \c{__utf32__} can be applied either to strings
1592 passed to the \c{DB} family instructions, or to character constants in
1593 an expression context.
1595 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1597 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1598 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1599 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1600 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1601 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1602 \i\c{__float128h__}.
1604 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1605 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1606 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1607 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1608 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.  NASM also
1609 support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x}, hexadecimal
1610 digits, period, optionally more hexadeximal digits, then optionally a
1611 \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent in decimal
1612 notation.
1614 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1615 floating-point constants as well.
1617 Some examples:
1619 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1620 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1621 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1622 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1623 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1624 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1625 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1626 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1627 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1628 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1629 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1631 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1632 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1633 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1634 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1635 called a "\i{minifloat}."
1637 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1638 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1639 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1640 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1641 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1642 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1643 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1644 floating-point number, respectively.
1646 For example:
1648 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1650 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1651 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1653 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1655 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1656 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1657 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1658 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1659 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1660 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1661 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1662 of floating-point routines, which would significantly increase the
1663 size of the assembler for very little benefit.
1665 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1666 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1667 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1668 respectively.  These are normally used as macros:
1670 \c %define Inf __Infinity__
1671 \c %define NaN __QNaN__
1673 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1675 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1677 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1678 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1679 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1681 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1682 digits.
1684 For example:
1686 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1687 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1688 \c       dt +0p33
1689 \c       dt 33p
1692 \H{expr} \i{Expressions}
1694 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1695 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1696 appropriate size.
1698 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1699 calculations to involve the current assembly position: the
1700 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1701 position at the beginning of the line containing the expression; so
1702 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1703 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1704 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1706 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1707 increasing order of \i{precedence}.
1710 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1712 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1713 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1714 arithmetic operator supported by NASM.
1717 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1719 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1722 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1724 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1727 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1729 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1730 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1731 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1732 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1733 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1736 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1737 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1739 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1740 subtraction.
1743 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1744 \i{Multiplication} and \i{Division}
1746 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1747 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1748 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1749 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1750 \i{signed modulo} operators respectively.
1752 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1753 operation of the signed modulo operator.
1755 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1756 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1757 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1760 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1761 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1763 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1764 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1765 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1766 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1767 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1768 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
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} or \c{YWORD}), but will
1831 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1832 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1833 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1834 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}).
1948 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1950 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1951 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1952 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1953 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1954 sign.
1956 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1957 character into a single line.  Thus:
1959 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1960 \c         THIS_VALUE
1962 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1963 sequence.
1965 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1967 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1969 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1970 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1971 things like
1973 \c %define ctrl    0x1F &
1974 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1976 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1978 which will expand to
1980 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1982 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1983 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1984 not at definition time. Thus the code
1986 \c %define a(x)    1+b(x)
1987 \c %define b(x)    2*x
1989 \c         mov     ax,a(8)
1991 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1992 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1994 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1995 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1996 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1997 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1998 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1999 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2000 \c{bar}.
2002 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2003 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2004 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2005 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2006 Hence, if you code
2008 \c %define a(x)    1+a(x)
2010 \c         mov     ax,a(3)
2012 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2013 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2014 for an example of its use.
2016 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2017 macros: if you write
2019 \c %define foo(x)   1+x
2020 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2022 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2023 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2024 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2025 you define
2027 \c %define foo bar
2029 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2030 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2031 \e{with} parameters, and vice versa.
2033 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2034 perfectly well define a macro with
2036 \c %define foo bar
2038 and then re-define it later in the same source file with
2040 \c %define foo baz
2042 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2043 according to the most recent definition. This is particularly useful
2044 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2046 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2047 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2050 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2052 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2053 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2054 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2055 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2056 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2058 Suppose you have the following code:
2060 \c %define  isTrue  1
2061 \c %define  isFalse isTrue
2062 \c %define  isTrue  0
2064 \c val1:    db      isFalse
2066 \c %define  isTrue  1
2068 \c val2:    db      isFalse
2070 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2071 This is because, when a single-line macro is defined using
2072 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2073 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2074 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2075 time it is 1.
2077 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2078 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2079 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2081 \c %xdefine isTrue  1
2082 \c %xdefine isFalse isTrue
2083 \c %xdefine isTrue  0
2085 \c val1:    db      isFalse
2087 \c %xdefine isTrue  1
2089 \c val2:    db      isFalse
2091 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2092 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2093 the time that \c{isFalse} was defined.
2096 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2098 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2099 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2100 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2101 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2103 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2105 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2106 select between them.  Similarly, the two statements:
2108 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2109 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2111 have, in fact, exactly the same effect.
2113 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2114 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2117 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2119 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2120 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2121 several similar macros that perform similar functions.
2123 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2124 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2126 As an example, consider the following:
2128 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2130 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2131 \c         .COM1addr       RESW    1
2132 \c         .COM2addr       RESW    1
2133 \c         ; ..and so on
2134 \c endstruc
2136 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2137 we can end up with:
2139 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2140 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2142 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2143 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2145 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2147 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2149 Now the above code can be written as:
2151 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2152 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2154 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2155 in turn, reduce typing errors).
2158 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2160 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2161 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2162 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2163 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2164 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2165 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2167 For example:
2169 \c %idefine Foo mov %?,%??
2171 \c         foo
2172 \c         FOO
2174 will expand to:
2176 \c         mov foo,Foo
2177 \c         mov FOO,Foo
2179 The sequence:
2181 \c %idefine keyword $%?
2183 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2184 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2186 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2189 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2191 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2192 example, the following sequence:
2194 \c %define foo bar
2195 \c %undef  foo
2197 \c         mov     eax, foo
2199 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2200 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2202 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2203 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2204 \k{opt-u}.
2207 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2209 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2210 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2211 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2212 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2214 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2215 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2216 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2217 \c{%assign} directive is processed.
2219 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2220 later, so you can do things like
2222 \c %assign i i+1
2224 to increment the numeric value of a macro.
2226 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2227 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2228 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2230 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2231 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2232 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2233 involving a register).
2236 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2238 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2239 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2240 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2241 before definition.
2243 For example:
2245 \c %defstr test TEST
2247 is equivalent to
2249 \c %define test 'TEST'
2251 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2252 \k{getenv}):
2254 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2257 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2259 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2260 supports a few simple string handling macro operators from which
2261 more complex operations can be constructed.
2263 All the string operators define or redefine a value (either a string
2264 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2265 value, it may change the style of quoting of the input string or
2266 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2268 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2270 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2271 a single-line macro.
2273 For example:
2275 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2277 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2278 Similarly:
2280 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2282 ... would assign the value \c{`"foo"\\'bar'`} to \c{beta}.
2284 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2287 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2289 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2290 For example:
2292 \c %strlen charcnt 'my string'
2294 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2295 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2296 was a literal string but it could also have been a single-line
2297 macro that expands to a string, as in the following example:
2299 \c %define sometext 'my string'
2300 \c %strlen charcnt sometext
2302 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2303 assigned the value of 9.
2306 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2308 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2309 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2310 than the description:
2312 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2313 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2314 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2315 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2316 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2317 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2319 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2320 single-line macro to be created and the second is the string. The
2321 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2322 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2323 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2324 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2325 values out of range result in an empty string.  A negative length
2326 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2327 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2330 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2332 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2333 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2334 this.
2336 \c %macro  prologue 1
2338 \c         push    ebp
2339 \c         mov     ebp,esp
2340 \c         sub     esp,%1
2342 \c %endmacro
2344 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2345 invoke the macro with a call such as
2347 \c myfunc:   prologue 12
2349 which would expand to the three lines of code
2351 \c myfunc: push    ebp
2352 \c         mov     ebp,esp
2353 \c         sub     esp,12
2355 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2356 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2357 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2358 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2359 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2360 \c{%3} and so on.
2362 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2363 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2365 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2366 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2367 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2368 things like
2370 \c %macro  silly 2
2372 \c     %2: db      %1
2374 \c %endmacro
2376 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2377 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2378 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2381 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2383 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2384 defining the same macro name several times with different numbers of
2385 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2386 parameters at all. So you could define
2388 \c %macro  prologue 0
2390 \c         push    ebp
2391 \c         mov     ebp,esp
2393 \c %endmacro
2395 to define an alternative form of the function prologue which
2396 allocates no local stack space.
2398 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2399 instruction; for example, you might want to define
2401 \c %macro  push 2
2403 \c         push    %1
2404 \c         push    %2
2406 \c %endmacro
2408 so that you could code
2410 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2411 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2413 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2414 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2415 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2416 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2417 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2418 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2421 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2423 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2424 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2425 calling the same macro multiple times will use a different label
2426 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2427 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2428 flag is set by doing this:
2430 \c %macro  retz 0
2432 \c         jnz     %%skip
2433 \c         ret
2434 \c     %%skip:
2436 \c %endmacro
2438 You can call this macro as many times as you want, and every time
2439 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2440 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2441 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2442 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2443 interfering with the local label mechanism, as described in
2444 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2445 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2446 they interfere with macro-local labels.
2449 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2451 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2452 command line into one parameter definition, possibly after
2453 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2454 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2455 you might want to be able to write
2457 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2459 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2460 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2461 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2462 the last defined one along with the separating commas. So if you
2463 code:
2465 \c %macro  writefile 2+
2467 \c         jmp     %%endstr
2468 \c   %%str:        db      %2
2469 \c   %%endstr:
2470 \c         mov     dx,%%str
2471 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2472 \c         mov     bx,%1
2473 \c         mov     ah,0x40
2474 \c         int     0x21
2476 \c %endmacro
2478 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2479 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2480 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2481 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2482 \c{db}.
2484 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2485 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2486 \c{%macro} line.
2488 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2489 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2490 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2491 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2492 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2493 into account when overloading macros, and will not allow you to
2494 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2495 example).
2497 Of course, the above macro could have been implemented as a
2498 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2499 look like
2501 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2503 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2504 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2505 definition.
2507 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2510 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2512 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2513 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2514 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2516 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2518 \c         writefile 2,%1
2519 \c         mov     ax,0x4c01
2520 \c         int     0x21
2522 \c %endmacro
2524 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2525 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2526 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2527 called with no parameters, in which case it will use the default
2528 error message supplied in the macro definition.
2530 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2531 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2532 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2533 optional ones. So if a macro definition began with the line
2535 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2537 then it could be called with between one and three parameters, and
2538 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2539 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2540 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2542 You can provide extra information to a macro by providing
2543 too many default parameters:
2545 \c %macro quux 1 something
2547 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2548 more information.
2549 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2550 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2551 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2552 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2553 when the macro is defined, not when it is expanded.
2555 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2556 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2557 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2558 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2559 parameters were really passed to the macro call.
2561 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2562 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2563 and more useful, by changing the first line of the definition to
2565 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2567 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2568 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2569 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2572 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2574 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2575 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2576 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2577 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2578 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2579 Examples are given in \k{rotate}.
2582 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2584 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2585 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2586 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2587 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2588 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2589 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2591 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2592 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2593 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2594 argument list reappear on the right, and vice versa.
2596 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2597 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2598 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2599 parameters are rotated to the right.
2601 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2602 restore a set of registers might work as follows:
2604 \c %macro  multipush 1-*
2606 \c   %rep  %0
2607 \c         push    %1
2608 \c   %rotate 1
2609 \c   %endrep
2611 \c %endmacro
2613 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2614 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2615 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2616 one place to the left, so that the original second argument is now
2617 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2618 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2619 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2621 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2622 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2623 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2625 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2626 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2627 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2628 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2629 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2630 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2631 order from the one in which they were pushed.
2633 This can be done by the following definition:
2635 \c %macro  multipop 1-*
2637 \c   %rep %0
2638 \c   %rotate -1
2639 \c         pop     %1
2640 \c   %endrep
2642 \c %endmacro
2644 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2645 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2646 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2647 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2648 iterated through in reverse order.
2651 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2653 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2654 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2655 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2656 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2657 table, you could code something like
2659 \c %macro keytab_entry 2
2661 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2662 \c                 db      %2
2664 \c %endmacro
2666 \c keytab:
2667 \c           keytab_entry F1,128+1
2668 \c           keytab_entry F2,128+2
2669 \c           keytab_entry Return,13
2671 which would expand to
2673 \c keytab:
2674 \c keyposF1        equ     $-keytab
2675 \c                 db     128+1
2676 \c keyposF2        equ     $-keytab
2677 \c                 db      128+2
2678 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2679 \c                 db      13
2681 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2682 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2684 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2685 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2686 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2687 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2688 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2689 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2690 (literal text to be concatenated to the parameter).
2692 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2693 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2694 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2695 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2696 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2697 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2698 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2699 real names of macro-local labels means that the two usages
2700 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2701 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2703 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2704 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2705 purpose of concatenation.
2707 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2710 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2712 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2713 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2714 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2715 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2716 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2717 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2718 condition code.
2720 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2721 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2722 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2723 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2725 \c %macro  retc 1
2727 \c         j%-1    %%skip
2728 \c         ret
2729 \c   %%skip:
2731 \c %endmacro
2733 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2734 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2735 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2736 \c{JPE}.
2738 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2739 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2740 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2741 because no inverse condition code exists.
2744 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2746 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2747 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2748 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2749 see which instructions in the macro expansion are generating what
2750 code; however, for some macros this clutters the listing up
2751 unnecessarily.
2753 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2754 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2755 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2756 the number of parameters, like this:
2758 \c %macro foo 1.nolist
2760 Or like this:
2762 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2764 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2766 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2767 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2768 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2769 that argument specification.
2771 For example:
2773 \c %macro foo 1-3
2774 \c         ; Do something
2775 \c %endmacro
2776 \c %unmacro foo 1-3
2778 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2780 \c %macro bar 1-3
2781 \c         ; Do something
2782 \c %endmacro
2783 \c %unmacro bar 1
2785 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2786 specification does not match exactly.
2788 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2790 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2791 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2792 syntax of this feature looks like this:
2794 \c %if<condition>
2795 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2796 \c %elif<condition2>
2797 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2798 \c %else
2799 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2800 \c %endif
2802 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2804 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2805 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2807 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2808 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2809 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2810 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2812 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2813 single-line macro existence}
2815 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2816 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2817 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2818 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2820 For example, when debugging a program, you might want to write code
2821 such as
2823 \c           ; perform some function
2824 \c %ifdef DEBUG
2825 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2826 \c %endif
2827 \c           ; go and do something else
2829 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2830 version of the program which produced debugging messages, and remove
2831 the option to generate the final release version of the program.
2833 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2834 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2835 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2836 \i\c{%elifndef}.
2839 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2840 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2842 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2843 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2845 For example, you may be working with a large project and not have control
2846 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2847 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2848 does exist.
2850 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2851 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2853 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2855 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2857 \c %else
2859 \c      %macro MyMacro 1-3
2861 \c              ; insert code to define the macro
2863 \c      %endmacro
2865 \c %endif
2867 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2868 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2869 conflict.
2871 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2872 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2873 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2876 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2877 stack}
2879 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2880 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2881 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2882 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2883 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2885 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2886 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2889 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2890 arbitrary numeric expressions}
2892 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2893 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2894 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2895 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2896 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2898 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2899 a critical expression (see \k{crit}).
2901 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2902 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2903 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2904 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2905 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2906 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2907 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2908 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2909 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2910 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2911 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2912 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2913 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2914 for true and 0 for false.
2916 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2917 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2919 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2920 Identity\I{testing, exact text identity}
2922 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2923 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2924 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2925 Differences in white space are not counted.
2927 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2929 For example, the following macro pushes a register or number on the
2930 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2932 \c %macro  pushparam 1
2934 \c   %ifidni %1,ip
2935 \c         call    %%label
2936 \c   %%label:
2937 \c   %else
2938 \c         push    %1
2939 \c   %endif
2941 \c %endmacro
2943 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2944 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2945 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2946 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2948 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
2949 Types\I{testing, token types}
2951 Some macros will want to perform different tasks depending on
2952 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
2953 example, a string output macro might want to be able to cope with
2954 being passed either a string constant or a pointer to an existing
2955 string.
2957 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
2958 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
2959 the first token in the parameter exists and is an identifier.
2960 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
2961 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
2963 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2964 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
2966 \c %macro writefile 2-3+
2968 \c   %ifstr %2
2969 \c         jmp     %%endstr
2970 \c     %if %0 = 3
2971 \c       %%str:    db      %2,%3
2972 \c     %else
2973 \c       %%str:    db      %2
2974 \c     %endif
2975 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
2976 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
2977 \c   %else
2978 \c                 mov     dx,%2
2979 \c                 mov     cx,%3
2980 \c   %endif
2981 \c                 mov     bx,%1
2982 \c                 mov     ah,0x40
2983 \c                 int     0x21
2985 \c %endmacro
2987 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
2988 the following two ways:
2990 \c         writefile [file], strpointer, length
2991 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
2993 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
2994 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
2995 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
2996 it itself and works out the address and length for itself.
2998 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
2999 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3000 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3001 which case, all but the first two would be lumped together into
3002 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3004 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3005 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3006 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3007 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3009 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3011 Some macros will want to do different things depending on if it is
3012 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3013 versus a multi-token sequence.
3015 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3016 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3017 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3019 For example:
3021 \c %iftoken 1
3023 will assemble the subsequent code, but
3025 \c %iftoken -1
3027 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3028 \c{-}, and the number \c{1}.
3030 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3031 variants are also provided.
3033 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3035 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3036 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3037 any tokens at all, whitespace excepted.
3039 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3040 variants are also provided.
3042 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3044 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3045 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3046 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3047 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3049 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3050 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3051 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3052 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3054 \c %assign i 0
3055 \c %rep    64
3056 \c         inc     word [table+2*i]
3057 \c %assign i i+1
3058 \c %endrep
3060 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3061 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3062 \c{[table+126]}.
3064 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3065 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3066 terminate the loop, like this:
3068 \c fibonacci:
3069 \c %assign i 0
3070 \c %assign j 1
3071 \c %rep 100
3072 \c %if j > 65535
3073 \c     %exitrep
3074 \c %endif
3075 \c         dw j
3076 \c %assign k j+i
3077 \c %assign i j
3078 \c %assign j k
3079 \c %endrep
3081 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3083 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3084 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3085 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3086 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3087 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3088 be gradually used up and other applications to start crashing.
3091 \H{files} Source Files and Dependencies
3093 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3095 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3097 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3098 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3099 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3101 \c %include "macros.mac"
3103 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3104 file containing the \c{%include} directive.
3106 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3107 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3108 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3109 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3110 line using the \c{-i} option.
3112 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3113 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3114 the form
3116 \c %ifndef MACROS_MAC
3117 \c     %define MACROS_MAC
3118 \c     ; now define some macros
3119 \c %endif
3121 then including the file more than once will not cause errors,
3122 because the second time the file is included nothing will happen
3123 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3125 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3126 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3127 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3130 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3132 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3133 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3134 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3135 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3137 For example,
3139 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3141 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3142 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3145 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3147 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3148 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3149 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3151 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3152 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3153 \c{INCBIN} directive looks like:
3155 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3156 \c %pathsearch dep %1
3157 \c %depend dep
3158 \c         incbin dep,%2
3159 \c %endmacro
3161 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3162 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3163 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3166 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3168 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3169 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3170 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3171 described in \k{macropkg}.
3173 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3174 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3175 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3176 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3178 \c %use altreg
3179 \c %use 'altreg'
3181 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3182 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3183 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3185 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3187 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3188 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3189 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3190 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3191 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3192 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3193 able to nest these loops.
3195 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3196 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3197 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3198 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3199 define labels that are local to a particular context on the stack.
3202 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3203 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3205 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3206 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3207 which is the name of the context. For example:
3209 \c %push    foobar
3211 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3212 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3213 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3214 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3215 single macro definition.)
3217 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3218 context from the context stack and destroys it, along with any
3219 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3220 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3223 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3225 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3226 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3227 is used to define a label which is local to the context on the top
3228 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3229 above could be implemented by means of:
3231 \c %macro repeat 0
3233 \c     %push   repeat
3234 \c     %$begin:
3236 \c %endmacro
3238 \c %macro until 1
3240 \c         j%-1    %$begin
3241 \c     %pop
3243 \c %endmacro
3245 and invoked by means of, for example,
3247 \c         mov     cx,string
3248 \c         repeat
3249 \c         add     cx,3
3250 \c         scasb
3251 \c         until   e
3253 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3254 in \c{AL}.
3256 If you need to define, or access, labels local to the context
3257 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3258 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3261 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3263 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3264 a particular context, in just the same way:
3266 \c %define %$localmac 3
3268 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3269 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3270 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3273 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3275 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3276 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3277 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3278 have the side effect of destroying all context-local labels and
3279 macros associated with the context that was just popped.
3281 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3282 with a different name, without touching the associated macros and
3283 labels. So you could replace the destructive code
3285 \c %pop
3286 \c %push   newname
3288 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3291 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3293 This example makes use of almost all the context-stack features,
3294 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3295 implement a block IF statement as a set of macros.
3297 \c %macro if 1
3299 \c     %push if
3300 \c     j%-1  %$ifnot
3302 \c %endmacro
3304 \c %macro else 0
3306 \c   %ifctx if
3307 \c         %repl   else
3308 \c         jmp     %$ifend
3309 \c         %$ifnot:
3310 \c   %else
3311 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3312 \c   %endif
3314 \c %endmacro
3316 \c %macro endif 0
3318 \c   %ifctx if
3319 \c         %$ifnot:
3320 \c         %pop
3321 \c   %elifctx      else
3322 \c         %$ifend:
3323 \c         %pop
3324 \c   %else
3325 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3326 \c   %endif
3328 \c %endmacro
3330 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3331 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3332 that the macros are issued in the right order (for example, not
3333 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3334 not.
3336 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3337 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3338 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3339 to do different things depending on whether the context on top of
3340 the stack is \c{if} or \c{else}.
3342 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3343 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3344 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3345 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3346 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3348 A sample usage of these macros might look like:
3350 \c         cmp     ax,bx
3352 \c         if ae
3353 \c                cmp     bx,cx
3355 \c                if ae
3356 \c                        mov     ax,cx
3357 \c                else
3358 \c                        mov     ax,bx
3359 \c                endif
3361 \c         else
3362 \c                cmp     ax,cx
3364 \c                if ae
3365 \c                        mov     ax,cx
3366 \c                endif
3368 \c         endif
3370 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3371 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3372 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3373 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3376 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3378 The following preprocessor directives provide a way to use
3379 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3381 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3383 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3385 \b\c{%local}  (see \k{local})
3388 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3390 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3391 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3392 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3394 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3395 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3396 convenient to use. and is not TASM compatible. Here is an example
3397 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3399 \c some_function:
3401 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3402 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3403 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3405 \c         mov     ax,[i]
3406 \c         mov     bx,[j_ptr]
3407 \c         add     ax,[bx]
3408 \c         ret
3410 \c     %pop                       ; restore original context
3412 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3413 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3414 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3415 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3418 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3420 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3421 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3422 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3423 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3424 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3426 \c %stacksize flat
3428 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3429 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3430 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3432 \c %stacksize flat64
3434 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3435 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3436 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3438 \c %stacksize large
3440 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3441 assumes that a far form of call was used to get to this address
3442 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3444 \c %stacksize small
3446 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3447 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3448 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3449 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3450 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3451 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3452 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3453 (see \k{local}).
3456 \S{local} \i\c{%local} Directive
3458 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3459 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3460 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3461 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3462 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3463 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3464 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3465 instruction.
3466 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3467 An example of its use is the following:
3469 \c silly_swap:
3471 \c     %push mycontext             ; save the current context
3472 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3473 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3474 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3476 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3477 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3478 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3479 \c         mov     ax,bx
3480 \c         mov     dx,cx
3481 \c         mov     bx,[old_ax]
3482 \c         mov     cx,[old_dx]
3483 \c         leave                   ; restore old bp
3484 \c         ret                     ;
3486 \c     %pop                        ; restore original context
3488 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3489 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3490 current context before the \c{%local} directive may be used.
3491 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3492 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3493 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3494 as shown in the example.
3497 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3499 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3500 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3501 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3502 right macros by means of code like this:
3504 \c %ifdef F1
3505 \c     ; do some setup
3506 \c %elifdef F2
3507 \c     ; do some different setup
3508 \c %else
3509 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3510 \c %endif
3512 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3513 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3514 having to wait until the program crashes on being run and then not
3515 knowing what went wrong.
3517 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3519 \c %ifdef F1
3520 \c     ; do some setup
3521 \c %elifdef F2
3522 \c     ; do some different setup
3523 \c %else
3524 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3525 \c     %define F1
3526 \c %endif
3528 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3529 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3530 depend on symbol values.
3532 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3533 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3534 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3535 messages.
3537 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3538 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3539 are expanded in it, which can be used to display more information to
3540 the user.  For example:
3542 \c %if foo > 64
3543 \c     %assign foo_over foo-64
3544 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3545 \c %endif
3548 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3550 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3551 information from external sources. Currently they include:
3553 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3554 preprocessor (see \k{line}).
3556 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3557 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3559 \S{line} \i\c{%line} Directive
3561 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3562 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3563 this other file would be an original source file, with the current
3564 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3565 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3566 number of the original source file, instead of the file that is being
3567 read by NASM.
3569 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3570 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3571 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3573 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3575 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3576 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3577 which specifies a line increment value; each line of the input file
3578 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3579 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3580 specifies the file name of the original source file.
3582 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3583 all file name and line numbers relative to the values specified
3584 therein.
3587 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3589 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3590 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3591 to store the contents of an environment variable into a string, which
3592 could be used at some other point in your code.
3594 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3595 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3596 could do that as follows:
3598 \c %defstr FOO    %!FOO
3600 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3603 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3605 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3606 when it starts to process any source file. If you really need a
3607 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3608 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3609 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3611 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3612 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3613 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3614 described here.
3617 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3619 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3620 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3621 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3622 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3623 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3624 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3625 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3627 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3628 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3631 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3633 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3634 representing the full version number of the version of nasm being used.
3635 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3636 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3637 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3638 would be equivalent to:
3640 \c         dd      0x00622001
3644 \c         db      1,32,98,0
3646 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3647 line is used just to give an indication of the order that the separate
3648 values will be present in memory.
3651 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3653 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3654 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3656 \c         db      __NASM_VER__
3658 would expand to
3660 \c         db      "0.98.32"
3663 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3665 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3666 name and line number containing the current instruction. The macro
3667 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3668 current input file (which may change through the course of assembly
3669 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3670 numeric constant giving the current line number in the input file.
3672 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3673 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3674 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3675 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3676 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3677 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3678 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3679 here'. You could then write a macro
3681 \c %macro  notdeadyet 0
3683 \c         push    eax
3684 \c         mov     eax,__LINE__
3685 \c         call    stillhere
3686 \c         pop     eax
3688 \c %endmacro
3690 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3691 find the crash point.
3694 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3696 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3697 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3698 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3699 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3700 mode-dependent macros.
3702 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3704 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3705 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3706 list.
3708 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3709 \c  %define NEWLINE 13, 10
3710 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3711 \c  %define NEWLINE 10
3712 \c %endif
3715 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3717 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3718 assembly session.
3720 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3721 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3722 respectively.)
3724 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3725 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3726 \c{HHMMSS} respectively.
3728 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3729 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3730 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3731 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3733 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3734 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3735 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3736 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3737 undefined.
3739 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3740 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3741 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3742 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3743 local time as if it was UTC.
3745 All instances of time and date macros in the same assembly session
3746 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3747 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3748 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3749 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3750 clock:
3752 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3753 \c       __TIME__             "00:00:42"
3754 \c       __DATE_NUM__         20100101
3755 \c       __TIME_NUM__         000042
3756 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3757 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3758 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3759 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3760 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3763 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3764 Include Test
3766 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3767 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3768 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3769 testing if a particular package is invoked or not.
3771 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3772 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3775 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3777 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3778 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3779 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3780 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3782 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3783 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3784 change in future versions of NASM.}
3787 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3789 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3790 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3791 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3792 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3794 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3795 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3796 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3797 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3798 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
3799 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
3800 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
3801 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
3802 the definition.
3804 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3805 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3807 \c struc   mytype
3809 \c   mt_long:      resd    1
3810 \c   mt_word:      resw    1
3811 \c   mt_byte:      resb    1
3812 \c   mt_str:       resb    32
3814 \c endstruc
3816 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3817 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3818 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3819 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3821 The reason why the structure type name is defined at zero by default
3822 is a side effect of allowing structures to work with the local label
3823 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3824 more than one structure, you can define the above structure like this:
3826 \c struc mytype
3828 \c   .long:        resd    1
3829 \c   .word:        resw    1
3830 \c   .byte:        resb    1
3831 \c   .str:         resb    32
3833 \c endstruc
3835 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3836 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3838 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3839 support any form of period notation to refer to the elements of a
3840 structure once you have one (except the above local-label notation),
3841 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3842 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3843 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3844 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3846 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
3847 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
3849 \c push ebp
3850 \c mov ebp, esp
3851 \c sub esp, 40
3853 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
3855 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
3857 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
3858 a base offset:
3860 \c struc mytype, -40
3862 And access an element this way:
3864 \c mov [ebp + mytype.word], ax
3867 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3868 \i{Instances of Structures}
3870 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3871 to do is to declare instances of that structure in your data
3872 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3873 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3874 you code something like this:
3876 \c mystruc:
3877 \c     istruc mytype
3879 \c         at mt_long, dd      123456
3880 \c         at mt_word, dw      1024
3881 \c         at mt_byte, db      'x'
3882 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3884 \c     iend
3886 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3887 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3888 specified structure field, and then to declare the specified data.
3889 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3890 they were specified in the structure definition.
3892 If the data to go in a structure field requires more than one source
3893 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3894 the \c{AT} line. For example:
3896 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3897 \c                     db      190,100,0
3899 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3900 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3901 line:
3903 \c         at mt_str
3904 \c                 db      'hello, world'
3905 \c                 db      13,10,0
3908 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3910 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3911 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3912 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3913 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3915 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3916 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3917 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3918 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3919 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3921 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3922 both compute the number of additional bytes required to bring the
3923 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3924 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3925 perform the alignment.
3927 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3928 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3929 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3930 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3931 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
3932 except for special purposes.
3934 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
3935 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
3936 power of two, or if their second argument generates more than one
3937 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
3938 thing.
3940 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
3941 be used within structure definitions:
3943 \c struc mytype2
3945 \c   mt_byte:
3946 \c         resb 1
3947 \c         alignb 2
3948 \c   mt_word:
3949 \c         resw 1
3950 \c         alignb 4
3951 \c   mt_long:
3952 \c         resd 1
3953 \c   mt_str:
3954 \c         resb 32
3956 \c endstruc
3958 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
3959 relative to the base of the structure.
3961 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
3962 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
3963 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
3964 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
3965 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
3966 check that the section's alignment characteristics are sensible for
3967 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
3969 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
3972 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
3974 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
3975 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
3976 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
3977 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
3979 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
3980 quoted or not.
3983 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
3985 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
3986 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
3987 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
3988 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
3989 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
3990 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
3992 Example use:
3994 \c %use altreg
3996 \c proc:
3997 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
3998 \c       ret
4000 See also \k{reg64}.
4003 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4005 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4006 macro which is more powerful than the default (and
4007 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4008 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4009 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4010 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4011 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4012 sequence.
4014 The specific instructions generated can be controlled with the
4015 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4016 and an optional jump threshold override.  The modes are as
4017 follows:
4019 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4020 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4021 default.
4023 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4024 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4025 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4027 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4028 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4029 threshold is 16.
4031 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4032 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4033 threshold is 16.
4035 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4036 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4037 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4038 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4040 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4041 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4042 are used internally by this macro package.
4045 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4047 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4048 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4049 directives. These are described in this chapter.
4051 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4052 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4053 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4054 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4055 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4056 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4058 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4059 directives are not.
4061 In addition to the universal directives described in this chapter,
4062 each object file format can optionally supply extra directives in
4063 order to control particular features of that file format. These
4064 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4065 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4068 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4070 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4071 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4072 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4073 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4075 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4076 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4077 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4078 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4079 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4080 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4081 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4082 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4084 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4085 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4086 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4087 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4088 device drivers and boot loader software.
4090 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4091 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4092 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4093 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4095 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4096 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4097 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4098 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4099 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4100 need an 0x67.
4102 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4103 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4104 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4106 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4107 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4108 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4109 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4110 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4111 necessary.
4113 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4114 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4115 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4116 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4117 REX prefix is used.
4119 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4120 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4121 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4123 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4125 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4127 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4128 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4131 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4133 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4134 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4135 specify most features directly.  However, this is occationally
4136 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4137 to use.
4139 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
4140 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
4141 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4142 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4143 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4144 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4146 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4147 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4148 other special functions in 64-bit mode, and generating
4149 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4151 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4153 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4154 Sections}
4156 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4157 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4158 which section of the output file the code you write will be
4159 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4160 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4161 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4162 define a new section, if you try to switch to a section that does
4163 not (yet) exist.
4165 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4166 \k{multisec}, all support
4167 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4168 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4169 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4170 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4171 name that has one.
4174 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4176 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4177 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4178 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4179 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4180 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4181 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4182 it. So the user-level directive
4184 \c         SECTION .text
4186 expands to the two lines
4188 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4189 \c         [SECTION .text]
4191 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4192 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4193 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4195 \c %macro  writefile 2+
4197 \c         [section .data]
4199 \c   %%str:        db      %2
4200 \c   %%endstr:
4202 \c         __SECT__
4204 \c         mov     dx,%%str
4205 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4206 \c         mov     bx,%1
4207 \c         mov     ah,0x40
4208 \c         int     0x21
4210 \c %endmacro
4212 This form of the macro, once passed a string to output, first
4213 switches temporarily to the data section of the file, using the
4214 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4215 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4216 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4217 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4218 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4219 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4220 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4221 code in any of several separate code sections.
4224 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4226 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4227 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4228 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4229 given absolute address. The only instructions you can use in this
4230 mode are the \c{RESB} family.
4232 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4234 \c absolute 0x1A
4236 \c     kbuf_chr    resw    1
4237 \c     kbuf_free   resw    1
4238 \c     kbuf        resw    16
4240 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4241 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4242 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4244 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4245 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4247 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4248 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4250 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4251 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4252 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4253 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4255 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4257 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4259 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4260 \c setup:
4261 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4263 \c absolute setup
4265 \c runtimevar1     resw    1
4266 \c runtimevar2     resd    20
4268 \c tsr_end:
4270 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4271 after the setup has finished running, the space it took up can be
4272 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4273 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4274 needs to be made resident.
4277 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4279 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4280 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4281 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4282 defined in some other module and needs to be referred to by this
4283 one. Not every object-file format can support external variables:
4284 the \c{bin} format cannot.
4286 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4287 argument is the name of a symbol:
4289 \c extern  _printf
4290 \c extern  _sscanf,_fscanf
4292 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4293 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4294 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4295 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4296 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4297 by means of the directive
4299 \c extern  _variable:wrt dgroup
4301 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4302 only in that it can take only one argument at a time: the support
4303 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4305 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4306 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4307 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4310 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4312 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4313 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4314 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4315 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4316 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4318 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4319 the definition of the symbol.
4321 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4322 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4323 \c{GLOBAL} directive. For example:
4325 \c global _main
4326 \c _main:
4327 \c         ; some code
4329 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4330 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4331 example, lets you specify whether global data items are functions or
4332 data:
4334 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4336 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4337 user-level form only in that it can take only one argument at a
4338 time.
4341 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4343 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4344 A common variable is much like a global variable declared in the
4345 uninitialized data section, so that
4347 \c common  intvar  4
4349 is similar in function to
4351 \c global  intvar
4352 \c section .bss
4354 \c intvar  resd    1
4356 The difference is that if more than one module defines the same
4357 common variable, then at link time those variables will be
4358 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4359 at the same piece of memory.
4361 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4362 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4363 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4364 specify the alignment requirements of a common variable:
4366 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4367 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4369 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4370 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4371 only one argument at a time.
4374 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4376 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4377 are available on the specified CPU.
4379 Options are:
4381 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4383 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4385 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4387 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4389 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4391 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4393 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4395 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4397 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4399 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4401 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4403 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4405 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4407 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4409 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4411 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4413 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4415 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4416 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4417 instructions are available.
4420 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4422 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4423 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4424 this behaviour:
4426 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4428 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4430 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4432 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4434 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4436 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4438 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4440 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4441 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4442 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4444 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4445 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4448 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4450 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4451 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4452 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4453 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4454 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4455 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4457 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4458 output file based on the input file name and the chosen output
4459 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4460 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4461 name, and substituting an extension defined by the output format.
4462 The extensions are given with each format below.
4465 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4467 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4468 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4469 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4470 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4471 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4472 development.
4474 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4475 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4477 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4478 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4479 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4480 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4482 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4483 leaves your file name as it is once the original extension has been
4484 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4485 into a binary file called \c{binprog}.
4488 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4490 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4491 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4492 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4493 the program begins at when it is loaded into memory.
4495 For example, the following code will generate the longword
4496 \c{0x00000104}:
4498 \c         org     0x100
4499 \c         dd      label
4500 \c label:
4502 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4503 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4504 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4505 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4506 offset which is added to all internal address references within the
4507 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4508 does. See \k{proborg} for further comments.
4511 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4512 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4514 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4515 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4516 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4517 end of the section-definition line. For example,
4519 \c section .data   align=16
4521 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4522 aligned on a 16-byte boundary.
4524 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4525 section start address must be forced to zero. The alignment value
4526 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4527 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4530 \S{multisec} \i\c{Multisection}\I{bin, multisection} support for the BIN format.
4532 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4533 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4535 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4536 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4537 of course).
4539 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4540 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4541 \i\c{start=}.
4543 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4544 for the calculation of all memory references within that section
4545 with \i\c{vstart=}.
4547 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4548 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4549 start address.
4551 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4552 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4553 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4555 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4556 is directed by default into the \c{.text} section.
4558 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4559 by default.
4561 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4562 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4563 has been specified.
4565 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4566 alignment has been specified.
4568 \b Sections may not overlap.
4570 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4571 which may be used in your code.
4573 \S{map}\i{Map files}
4575 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4576 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4577 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4578 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4579 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4580 brackets must be used.
4583 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4585 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4586 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4587 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4588 similar utilities.
4590 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4591 the \c{ith} file format.
4593 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4596 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4598 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4599 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4600 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4601 similar utilities.
4603 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4604 the \c{srec} file format.
4606 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4609 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4611 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4612 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4613 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4614 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4616 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4618 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4619 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4620 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4621 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4622 file format.
4624 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4625 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4626 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4628 If your source file contains code before specifying an explicit
4629 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4630 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4632 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4633 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4634 address of the segment. So, for example:
4636 \c segment data
4638 \c dvar:   dw      1234
4640 \c segment code
4642 \c function:
4643 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4644 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4645 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4646 \c         ret
4648 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4649 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4650 like
4652 \c extern  foo
4654 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4655 \c       mov   ds,ax
4656 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4657 \c       mov   es,ax
4658 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4659 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4662 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4663 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4665 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4666 directive to allow you to specify various properties of the segment
4667 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4668 end of the segment-definition line. For example,
4670 \c segment code private align=16
4672 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4673 segment, and requires that the portion of it described in this code
4674 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4676 The available qualifiers are:
4678 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4679 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4680 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4681 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4682 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4683 than stuck end-to-end.
4685 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4686 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4687 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4688 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4689 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4690 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4691 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4692 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4693 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4695 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4696 indicates to the linker that segments of the same class should be
4697 placed near each other in the output file. The class name can be any
4698 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4700 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4701 as an argument, and provides overlay information to an
4702 overlay-capable linker.
4704 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4705 the effect of recording the choice in the object file and also
4706 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4707 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4709 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4710 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4711 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4712 defines the group if it is not already defined.
4714 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4715 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4716 are currently known to make sensible use of this feature;
4717 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4718 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4719 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4721 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4722 class, no overlay, and \c{USE16}.
4725 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4727 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4728 single segment register can be used to refer to all the segments in
4729 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4730 you can code
4732 \c segment data
4734 \c         ; some data
4736 \c segment bss
4738 \c         ; some uninitialized data
4740 \c group dgroup data bss
4742 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4743 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4744 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4745 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4746 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4747 segment register.
4749 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4750 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4751 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4752 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4753 base rather than the segment base.
4755 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4756 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4757 segment which is part of more than one group will default to being
4758 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4760 A group does not have to contain any segments; you can still make
4761 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4762 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4763 \c{FLAT} with no segments in it.
4766 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4768 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4769 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4770 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4771 segment, group and symbol names that are written to the object file
4772 to be forced to upper case just before being written. Within a
4773 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4774 be written entirely in upper case if desired.
4776 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4779 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4780 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4782 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4783 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4784 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4785 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4787 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4788 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4789 wish to import and the name of the library you wish to import it
4790 from. For example:
4792 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4794 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4795 known in the library you are importing it from, in case this is not
4796 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4797 once you have imported it. For example:
4799 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4802 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4803 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4805 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4806 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4807 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4808 using the \c{EXPORT} directive.
4810 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4811 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4812 optional second parameter (separated by white space from the first)
4813 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4814 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4815 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4816 off.
4818 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4819 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4820 space. If further parameters are given, the external name must also
4821 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4822 available attributes are:
4824 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4825 resident by the system loader. This is an optimisation for
4826 frequently used symbols imported by name.
4828 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4829 does not make use of any initialized data.
4831 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4832 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4833 between 32-bit and 16-bit segments.
4835 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4836 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4837 the desired number.
4839 For example:
4841 \c     export  myfunc
4842 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4843 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4844 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4847 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4848 Point}
4850 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4851 define the program entry point, where execution will begin when the
4852 program is run. If the object file that defines the entry point is
4853 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4854 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4855 begin.
4858 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4859 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4861 If you declare an external symbol with the directive
4863 \c     extern  foo
4865 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4866 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4867 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4868 \c{foo} you will usually need to do something like
4870 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4871 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4872 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4874 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4875 is going to be accessible from a given segment or group, say
4876 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4877 simply code
4879 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4881 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4882 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4883 alternative form
4885 \c     extern  foo:wrt dgroup
4887 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4888 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4889 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4890 \c{foo wrt dgroup}.
4892 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4893 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4894 your program. It can also be applied to common variables: see
4895 \k{objcommon}.
4898 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4899 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4901 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4902 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4903 specify which your variables should be by the use of the syntax
4905 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4906 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4908 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4909 OMF specification says that they are declared as a number of
4910 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4911 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4912 five-byte elements or one ten-byte element.
4914 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4915 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4916 the variable size, to match when resolving common variables declared
4917 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4918 the element size on your far common variables. This is done by the
4919 following syntax:
4921 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4922 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4924 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4925 keyword is not required when an element size is specified, since
4926 only far commons may have element sizes at all. So the above
4927 declarations could equivalently be
4929 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4930 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
4932 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
4933 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
4934 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
4936 \c common  foo     10:wrt dgroup
4937 \c common  bar     16:far 2:wrt data
4938 \c common  baz     24:wrt data:6
4941 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
4943 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
4944 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
4945 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
4946 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
4948 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4950 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
4951 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
4952 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
4953 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
4954 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
4955 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
4956 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
4957 files that Win32 linkers can generate correct output from.
4960 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
4961 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
4963 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
4964 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
4965 and properties of sections you declare. Section types and properties
4966 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
4967 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
4968 these qualifiers.
4970 The available qualifiers are:
4972 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
4973 code section. This marks the section as readable and executable, but
4974 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
4975 section is code.
4977 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
4978 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
4979 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
4980 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
4982 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
4983 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
4984 constants in it.
4986 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
4987 which is not included in the executable file by the linker, but may
4988 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
4989 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
4990 linker to interpret the contents of the section as command-line
4991 options.
4993 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
4994 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
4995 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
4996 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
4997 request a greater section alignment than this. If alignment is not
4998 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
4999 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5000 for data (and BSS) sections.
5001 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5002 alignment), though the value does not matter.
5004 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5005 qualifiers are:
5007 \c section .text    code  align=16
5008 \c section .data    data  align=4
5009 \c section .rdata   rdata align=8
5010 \c section .bss     bss   align=4
5012 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5014 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5016 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5017 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5018 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5019 designated read-only table and have alleged entry point verified
5020 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5021 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5022 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5023 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5024 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5025 will not be performed for application in question. Table omission is by
5026 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5027 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5028 \c{/safeseh} command line option.
5030 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5031 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5032 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5034 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5036 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5038 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5039 line to source code:
5041 \c $@feat.00 equ 1
5043 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5044 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5045 developer would choose to assign another value in source file, it would
5046 still be perfectly possible.
5048 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5049 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5050 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5051 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5052 table." Its typical use would be:
5054 \c section .text
5055 \c extern  _MessageBoxA@16
5056 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5057 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5058 \c %endif
5059 \c handler:
5060 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5061 \c         push    DWORD caption
5062 \c         push    DWORD text
5063 \c         push    DWORD 0
5064 \c         call    _MessageBoxA@16
5065 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5066 \c                         ; for exception handler
5067 \c         ret
5068 \c global  _main
5069 \c _main:
5070 \c         push    DWORD handler
5071 \c         push    DWORD [fs:0]
5072 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5073 \c         xor     eax,eax
5074 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5075 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5076 \c         add     esp,4
5077 \c         ret
5078 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5079 \c caption:db      'SEGV',0
5081 \c section .drectve info
5082 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5084 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5085 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5086 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5087 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5088 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5089 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5090 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5091 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5092 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5093 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5094 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5095 no notification is provided and user is left with no clue on what
5096 caused application failure.
5098 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5099 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5100 data for "safe exception handler table" causes no backward
5101 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5102 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5105 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5107 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5108 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5109 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5110 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5111 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5113 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5115 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5116 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5117 references. Consider a switch dispatch table:
5119 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
5120 \c         ...
5121 \c dsptch: dq      case0
5122 \c         dq      case1
5123 \c         ...
5125 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5126 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5127 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
5128 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
5129 following:
5131 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5132 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
5134 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5135 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5136 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5137 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5138 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5139 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5140 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5141 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5142 But no worry, it's trivial to fix:
5144 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5145 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
5146 \c         jmp     rbx
5147 \c         ...
5148 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5149 \c         dq      case1-dsptch
5150 \c         ...
5152 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5153 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5154 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5155 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5156 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5157 these image-relative references:
5159 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5160 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
5161 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5162 \c         add     rbx,rax
5163 \c         jmp     rbx
5164 \c         ...
5165 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5166 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5168 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5169 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5170 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5171 become apparent in next paragraph.
5173 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5174 operand only:
5176 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5177 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5178 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5179 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5181 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5183 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5184 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5185 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5186 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5187 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5188 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5189 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5190 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5191 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5192 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5193 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5194 top of the stack.
5196 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5197 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5198 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5199 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5200 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5201 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5202 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5203 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5204 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5205 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5206 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5207 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5208 copying caller's return address to the top of stack and this would
5209 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5210 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5211 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5212 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5213 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5214 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5215 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5216 no, no trace of failure is left.
5218 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5219 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5220 is checked for presence of reference to custom language-specific
5221 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5222 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5223 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5224 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5225 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5226 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5227 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5228 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5229 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5230 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5231 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5232 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5233 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5234 terminating the application.
5236 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5237 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5238 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5239 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5240 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5241 leaf function:
5243 \c default rel
5244 \c section .text
5245 \c extern  MessageBoxA
5246 \c handler:
5247 \c         sub     rsp,40
5248 \c         mov     rcx,0
5249 \c         lea     rdx,[text]
5250 \c         lea     r8,[caption]
5251 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5252 \c         call    MessageBoxA
5253 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5254 \c                         ; for exception handler
5255 \c         add     rsp,40
5256 \c         ret
5257 \c global  main
5258 \c main:
5259 \c         xor     rax,rax
5260 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5261 \c         ret
5262 \c main_end:
5263 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5264 \c caption:db      'SEGV',0
5266 \c section .pdata  rdata align=4
5267 \c         dd      main wrt ..imagebase
5268 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5269 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5270 \c section .xdata  rdata align=8
5271 \c xmain:  db      9,0,0,0
5272 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5273 \c section .drectve info
5274 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5276 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5277 start and end addresses of function" along with reference to associated
5278 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5279 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5280 designated exception handler. References are \e{required} to be
5281 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5282 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5283 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5284 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5285 references, not only above listed required ones, placed into these two
5286 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5287 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5288 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5289 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5291 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5292 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5293 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5294 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5295 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5296 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5297 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5298 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5299 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5300 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5301 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5302 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5303 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5304 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5305 unwinding procedure. Consider following example:
5307 \c function:
5308 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5309 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5310 \c         push    rbx
5311 \c         push    rbp
5312 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5313 \c         sub     r11,rcx
5314 \c         and     r11,-64
5315 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5316 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5317 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5318 \c magic_point:
5319 \c         ...
5320 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5321 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5322 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5323 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5324 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5325 \c         ret
5327 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5328 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5329 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5330 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5331 custom language-specific exception handler would look like this:
5333 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5334 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5335 \c {   ULONG64 *rsp;
5336 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5337 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5338 \c     else
5339 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5340 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5341 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5342 \c         context->R15 = rsp[-1];
5343 \c     }
5344 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5346 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5347 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5348 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5349 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5350 \c     return ExceptionContinueSearch;
5351 \c }
5353 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5354 structure does not have to contain any information about stack frame
5355 and its layout.
5357 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5359 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5360 linking with the \i{DJGPP} linker.
5362 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5364 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5365 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5366 the \c{info} section type are not supported.
5368 \H{machofmt} \i\c{macho}: \i{Mach Object File Format}
5370 The \c{macho} output type produces \c{Mach-O} object files suitable for
5371 linking with the \i{Mac OSX} linker.
5373 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5375 \H{elffmt} \i\c{elf, elf32, and elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5376 Format} Object Files
5378 The \c{elf32} and \c{elf64} output formats generate \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as used by Linux as well as \i{Unix System V},
5379 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
5380 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5381 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5383 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5385 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5386 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5387  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5388  most systems which support ELF.
5390 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5391 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5393 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5394 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5395 and properties of sections you declare. Section types and properties
5396 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5397 names}, but may still be
5398 overridden by these qualifiers.
5400 The available qualifiers are:
5402 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5403 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5404 which is not, such as an informational or comment section.
5406 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5407 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5408 which should not.
5410 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5411 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5412 not.
5414 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5415 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5416 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5417 contents given, such as a BSS section.
5419 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5420 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5421 requirements of the section.
5423 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5424 thread local variables.
5426 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5427 qualifiers are:
5429 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5430 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5432 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5433 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5434 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5435 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5436 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5437 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5438 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5439 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5440 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5441 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5442 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5444 (Any section name other than those in the above table
5445  is treated by default like \c{other} in the above table.
5446  Please note that section names are case sensitive.)
5449 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5450 Symbols and \i\c{WRT}
5452 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5453 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5454 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5455 be able to generate a variety of ELF specific relocation types in ELF
5456 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5458 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5459 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5460 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5461 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5462 types.
5464 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5465 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5466 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5467 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5469 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5470 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5471 beginning of the current section to the global offset table.
5472 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5473 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5474 result to get the real address of the GOT.
5476 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5477 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5478 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5479 would give the real address of the location you wanted.
5481 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5482 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5483 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5484 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5485 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5486 address of the symbol.
5488 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5489 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5490 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5491 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5492 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5493 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5494 entries absolutely.
5496 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5497 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5498 relative to the start of the section and then adding on the offset
5499 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5500 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5501 peculiarity of the dynamic linker.
5503 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5504 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5506 \S{elftls} \i{Thread Local Storage}\I{TLS}: \c{elf} Special
5507 Symbols and \i\c{WRT}
5509 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5510 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5511 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5512 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5513 of the symbol with code such as:
5515 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5516 \c        mov  [gs:eax],ebx
5519 \b In ELF64 mode, referring to an external or global symbol using
5520 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5521 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5522 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5523 of the symbol with code such as:
5525 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5526 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5529 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5530 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5532 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5533 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5534 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5535 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5536 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5537 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5538 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5539 to specify these features.
5541 You can specify whether a global variable is a function or a data
5542 object by suffixing the name with a colon and the word
5543 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5544 \c{data}.) For example:
5546 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5548 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5549 \c{hashtable} as a data object.
5551 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5552 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5553 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5554 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5556 \c global   hashlookup:function hidden
5558 You can also specify the size of the data associated with the
5559 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5560 forward references) after the type specifier. Like this:
5562 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5564 \c hashtable:
5565 \c         db this,that,theother  ; some data here
5566 \c .end:
5568 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5569 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5571 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5572 writing shared library code. For more information, see
5573 \k{picglobal}.
5576 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5577 \I{COMMON, elf extensions to}
5579 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5580 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5581 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5582 power of two) after the name and size of the common variable,
5583 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5584 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5586 \c common  dwordarray 128:4
5588 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5589 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5592 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5593 \I{ELF, 16-bit code and}
5595 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5596 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5597 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5598 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5599 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5600 these relocations is generated.
5602 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5603 \I{ELF, Debug formats and}
5605 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5606 Line number information is generated for all executable sections, but please
5607 note that only the ".text" section is executable by default.
5609 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5611 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5612 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5613 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5614 the magic number in the first four bytes of the file is
5615 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5616 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5617 implementation does not.
5619 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5621 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5622 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5623 extensions to any standard directives. It supports only the three
5624 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5627 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5628 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5630 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5631 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5632 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5633 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5634 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5635 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5636 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5638 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5640 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5641 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5642 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5643 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5644 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5646 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5647 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5648 this.
5651 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5653 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5654 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5655 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5656 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5657 itself \c{a.out}.
5659 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5660 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5662 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5663 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
5664 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
5665 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
5666 only special symbol supported is \c{..start}.
5669 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5670 Format}
5672 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5673 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5674 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5675 format the internal structure of the assembler.
5677 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5678 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5679 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5680 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5682 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5683 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5684 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5685 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5686 execute an RDF executable under Linux.
5688 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5689 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5692 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5694 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5695 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5696 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5697 which is the name of the module:
5699 \c     library  mylib.rdl
5702 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5704 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5705 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5706 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5707 of current module:
5709 \c     module  mymodname
5711 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5712 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5713 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5715 \c     module  $kernel.core
5718 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} directive\I{GLOBAL,
5719 rdf extensions to}
5721 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5722 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5723 telling the linker do not strip it from target executable or library
5724 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5725 is a procedure (function) or data object.
5727 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5728 symbol exported:
5730 \c     global  sys_open:export
5732 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5733 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5735 \c     global  sys_open:export proc
5737 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5738 or \i\c{object} to the directive:
5740 \c     global  kernel_ticks:export data
5743 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} directive\I{EXTERN,
5744 rdf extensions to}
5746 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
5747 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5748 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5749 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5750 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5751 (function) or data object. For example:
5753 \c     library $libc
5754 \c     extern  _open:import
5755 \c     extern  _printf:import proc
5756 \c     extern  _errno:import data
5758 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5759 a hint as to where to find requested symbols.
5762 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5764 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5765 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5766 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{output/outform.h} or on the
5767 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5769 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5770 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5771 transactions between the main body of NASM and the output-format
5772 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5773 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5774 of the various requests the main program makes of the output driver,
5775 and in what order they happen.
5777 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5779 \c nasm -f dbg filename.asm
5781 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5782 However, this will not work well on files which were designed for a
5783 different object format, because each object format defines its own
5784 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5785 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5786 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5787 native object format selected:
5789 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5790 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5792 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5793 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5794 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5795 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5796 the final diagnostic output.
5798 This workaround will still typically not work for programs intended
5799 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5800 directives have side effects of defining the segment and group names
5801 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5802 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5803 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5804 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5806 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5807 them all to its output file.
5810 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5812 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5813 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5814 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5815 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5816 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5819 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5821 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5822 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5823 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5824 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5825 support the \c{.COM} format.
5827 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5828 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5829 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5830 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5831 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5832 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5833 Yann Guidon for contributing the code for this.
5835 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5836 future releases.
5839 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5841 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5842 by linking \c{.OBJ} files together.
5844 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5845 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5846 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5847 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5848 An LZH archiver can be found at
5849 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5850 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5851 sources) called \i{FREELINK}, available from
5852 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5853 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5854 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5855 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5856 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5858 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5859 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5860 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5861 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5862 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5863 field in the output file header; if more than one defines a start
5864 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5866 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5867 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5868 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5869 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5870 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5871 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5873 \c segment code
5875 \c ..start:
5876 \c         mov     ax,data
5877 \c         mov     ds,ax
5878 \c         mov     ax,stack
5879 \c         mov     ss,ax
5880 \c         mov     sp,stacktop
5882 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5883 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5884 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5885 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5886 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5887 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
5888 execute on.
5890 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
5891 beginning of this code, which means that will be the entry point
5892 into the resulting executable file.
5894 \c         mov     dx,hello
5895 \c         mov     ah,9
5896 \c         int     0x21
5898 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
5899 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
5900 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
5901 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
5903 \c         mov     ax,0x4c00
5904 \c         int     0x21
5906 This terminates the program using another DOS system call.
5908 \c segment data
5910 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
5912 The data segment contains the string we want to display.
5914 \c segment stack stack
5915 \c         resb 64
5916 \c stacktop:
5918 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
5919 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
5920 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
5921 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5922 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5923 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5924 type \c{STACK}.
5926 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5927 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5928 world' and then exit.
5931 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
5933 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
5934 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
5935 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
5936 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
5937 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
5938 \c{.EXE} files.
5940 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
5941 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
5942 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
5944 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
5945 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
5946 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
5947 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
5948 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
5949 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
5950 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
5951 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
5952 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
5954 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
5955 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
5956 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
5957 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
5958 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
5959 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
5960 explicitly issue one of your own.
5962 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
5963 since this would require a relocation in the header, and things
5964 would get a lot more complicated. So you should get your segment
5965 base by copying it out of \c{CS} instead.
5967 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
5968 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
5969 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
5970 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
5971 \c{EXE_stack 64}.
5973 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
5974 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
5975 \c{binexe.asm}.
5978 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
5980 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
5981 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
5982 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
5983 output format.
5986 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
5988 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
5989 segment (though the segment may change). Execution then begins at
5990 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
5991 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
5992 like
5994 \c         org 100h
5996 \c section .text
5998 \c start:
5999 \c         ; put your code here
6001 \c section .data
6003 \c         ; put data items here
6005 \c section .bss
6007 \c         ; put uninitialized data here
6009 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6010 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6011 you want to and the code will still end up at the front of the file
6012 where it belongs.
6014 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6015 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6016 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6017 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6018 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6019 run.
6021 To assemble the above program, you should use a command line like
6023 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6025 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6026 explicit output file name were specified, so you have to override it
6027 and give the desired file name.
6030 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6032 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6033 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6034 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6035 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6036 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6037 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6038 file.
6040 If you do this, you need to take care of several things:
6042 \b The first object file containing code should start its code
6043 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6044 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6045 segment, so that the linker or converter program does not have to
6046 adjust address references within the file when generating the
6047 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6048 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6049 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6050 in MASM-compatible assemblers.
6052 \b You don't need to define a stack segment.
6054 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6055 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6056 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6057 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6060 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6062 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6063 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6064 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6065 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6066 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6067 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6068 your code segment.
6070 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6071 the various routines inside the driver which do the work. This
6072 structure should be defined at the start of the code segment, even
6073 though it is not actually code.
6075 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6076 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6077 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6078 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6081 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6083 This section covers the basics of writing assembly routines that
6084 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6085 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6086 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6089 \S{16cunder} External Symbol Names
6091 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6092 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6093 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6094 appears in the C program. So, for example, the function a C
6095 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6096 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6097 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6098 not have to worry about name clashes with C symbols.
6100 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6101 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6103 \c %macro  cglobal 1
6105 \c   global  _%1
6106 \c   %define %1 _%1
6108 \c %endmacro
6110 \c %macro  cextern 1
6112 \c   extern  _%1
6113 \c   %define %1 _%1
6115 \c %endmacro
6117 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6118 \c{%rep} construct could solve this.)
6120 If you then declare an external like this:
6122 \c cextern printf
6124 then the macro will expand it as
6126 \c extern  _printf
6127 \c %define printf _printf
6129 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6130 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6132 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6133 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6134 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6136 Also see \k{opt-pfix}.
6138 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6140 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6141 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6142 writing for. This means you have to keep track of the following
6143 things:
6145 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6146 functions are near. This means that function pointers, when stored
6147 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6148 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6149 never changes its value, and always gives the segment part of the
6150 full function address), and that functions are called using ordinary
6151 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6152 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6153 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6154 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6156 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6157 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6158 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6159 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6160 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6161 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6162 \c{CALL FAR} to call external routines.
6164 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6165 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6166 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6167 segment part of the full data item address).
6169 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6170 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6171 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6172 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6173 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6174 pointers you are passed.
6176 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6177 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6178 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6179 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6180 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6182 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6183 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6184 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6185 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6186 and global data items can both be accessed easily without changing
6187 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6188 segments. However, some memory models (though not the standard
6189 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6190 same value to be removed. Be careful about functions' local
6191 variables in this latter case.
6193 In models with a single code segment, the segment is called
6194 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6195 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6196 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6197 called \i\c{_DATA}.
6200 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6202 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6203 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6204 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6205 doing the calling and the function which gets called.
6207 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6208 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6209 argument specified to the function is pushed last).
6211 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6212 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6213 memory model.
6215 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6216 actually necessary, in functions which do not need to access their
6217 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6218 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6219 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6220 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6221 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6222 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6224 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6225 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6226 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6227 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6228 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6229 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6230 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6231 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6232 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6233 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6234 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6235 parameters in reverse order means that the function knows where to
6236 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6237 remaining ones.
6239 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6240 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6241 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6243 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6244 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6245 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6246 compiler) returned in \c{ST0}.
6248 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6249 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6250 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6251 memory model.
6253 \b When the caller regains control from the callee, the function
6254 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6255 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6256 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6257 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6258 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6259 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6260 removing.
6262 It is instructive to compare this calling convention with that for
6263 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6264 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6265 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6266 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6267 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6268 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6269 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6270 which means that a compiler can give better guarantees about
6271 sequence points without performance suffering.
6273 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6274 The following example is for small model:
6276 \c global  _myfunc
6278 \c _myfunc:
6279 \c         push    bp
6280 \c         mov     bp,sp
6281 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6282 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6284 \c         ; some more code
6286 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6287 \c         pop     bp
6288 \c         ret
6290 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6291 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6292 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6293 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6294 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6295 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6297 At the other end of the process, to call a C function from your
6298 assembly code, you would do something like this:
6300 \c extern  _printf
6302 \c       ; and then, further down...
6304 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6305 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6306 \c       call    _printf
6307 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6309 \c       ; then those data items...
6311 \c segment _DATA
6313 \c myint         dw    1234
6314 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6316 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6317 code
6319 \c     int myint = 1234;
6320 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6322 In large model, the function-call code might look more like this. In
6323 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6324 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6325 it first.
6327 \c       push    word [myint]
6328 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6329 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6330 \c       call    far _printf
6331 \c       add    sp,byte 6
6333 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6334 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6335 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6336 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6337 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6338 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6339 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6340 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6341 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6342 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6343 word of parameters.
6346 \S{16cdata} Accessing Data Items
6348 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6349 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6350 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6351 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6352 accessed from assembler as
6354 \c extern _i
6356 \c         mov ax,[_i]
6358 And to declare your own integer variable which C programs can access
6359 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6360 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6362 \c global  _j
6364 \c _j      dw      0
6366 To access a C array, you need to know the size of the components of
6367 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6368 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6369 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6370 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6371 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6372 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6373 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6375 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6376 the base of the structure to the field you are interested in. You
6377 can either do this by converting the C structure definition into a
6378 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6379 one offset and using just that.
6381 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6382 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6383 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6384 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6385 Typically, you might find that a structure like
6387 \c struct {
6388 \c     char c;
6389 \c     int i;
6390 \c } foo;
6392 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6393 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6394 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6395 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6396 out how your own compiler does it.
6399 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6401 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6402 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6403 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6404 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6405 the work involved in keeping track of the calling convention.
6407 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6408 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6410 An example of an assembly function using the macro set is given
6411 here:
6413 \c proc    _nearproc
6415 \c %$i     arg
6416 \c %$j     arg
6417 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6418 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6419 \c         add     ax,[bx]
6421 \c endproc
6423 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6424 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6425 integer. It returns \c{i + *j}.
6427 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6428 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6429 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6430 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6431 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6432 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6433 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6435 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6436 compact-model code) by default. You can have it generate far
6437 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6438 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6439 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6440 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6441 dependency on whether data pointers are far or not.
6443 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6444 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6445 many function parameters will be of type \c{int}.
6447 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6449 \c %define FARCODE
6451 \c proc    _farproc
6453 \c %$i     arg
6454 \c %$j     arg     4
6455 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6456 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6457 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6458 \c         add     ax,[bx]
6460 \c endproc
6462 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6463 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6464 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6467 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6469 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6470 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6472 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6473 not required for Pascal.
6475 \b The memory model is always large: functions are far, data
6476 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6477 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6478 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6479 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6480 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6481 data declared in a Pascal program goes into the default data
6482 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6483 when control is passed to your assembly code. The only things that
6484 do not live in the default data segment are local variables (they
6485 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6486 data \e{pointers}, however, are far.
6488 \b The function calling convention is different - described below.
6490 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6492 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6493 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6494 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6497 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6499 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6500 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6501 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6502 used to denote the function doing the calling and the function which
6503 gets called.
6505 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6506 after another, in normal order (left to right, so that the first
6507 argument specified to the function is pushed first).
6509 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6510 control to the callee.
6512 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6513 actually necessary, in functions which do not need to access their
6514 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6515 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6516 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6517 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6518 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6519 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6521 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6522 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6523 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6524 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6525 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6526 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6527 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6529 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6530 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6531 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6533 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6534 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6535 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6536 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6537 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6538 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6539 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6540 places the returned string value at that location. The pointer is
6541 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6542 \c{RETF} instruction.
6544 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6545 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6546 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6547 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6548 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6549 to be removed from the stack as a side effect of the return
6550 instruction.
6552 \b When the caller regains control from the callee, the function
6553 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6554 do nothing further.
6556 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6557 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6559 \c global  myfunc
6561 \c myfunc: push    bp
6562 \c         mov     bp,sp
6563 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6564 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6565 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6567 \c         ; some more code
6569 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6570 \c         pop     bp
6571 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6573 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6574 assembly code, you would do something like this:
6576 \c extern  SomeFunc
6578 \c        ; and then, further down...
6580 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6581 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6582 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6583 \c        call   far SomeFunc
6585 This is equivalent to the Pascal code
6587 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6588 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6591 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6592 Name Restrictions
6594 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6595 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6596 reading and understanding the various information contained in a
6597 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6598 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6599 restrictions:
6601 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6602 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6604 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6605 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6607 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6608 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6610 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6611 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6614 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6616 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6617 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6618 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6619 definition ensures that functions are far (it implies
6620 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6621 generated with an operand.
6623 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6624 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6625 reverse order. For example:
6627 \c %define PASCAL
6629 \c proc    _pascalproc
6631 \c %$j     arg 4
6632 \c %$i     arg
6633 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6634 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6635 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6636 \c         add     ax,[bx]
6638 \c endproc
6640 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6641 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6642 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6643 and the contents of the pointer. The only difference between this
6644 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6645 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6646 reverse order.
6649 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6651 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6652 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6653 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6654 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6655 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6656 shared libraries.
6658 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6659 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6660 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6661 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6662 address space no matter what segment you work relative to, and that
6663 you should ignore all segment registers completely. When writing
6664 flat-model application code, you never need to use a segment
6665 override or modify any segment register, and the code-section
6666 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6667 space as the data-section addresses you access your variables by and
6668 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6669 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6670 offset part.
6673 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6675 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6676 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6677 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6680 \S{32cunder} External Symbol Names
6682 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6683 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6684 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6685 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6686 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6687 underscore on their assembly-language names.
6689 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6690 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6691 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6692 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6693 though, the leading underscore should not be used.
6695 See also \k{opt-pfix}.
6697 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6699 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6700 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6701 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6702 the function doing the calling and the function which gets called.
6704 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6705 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6706 argument specified to the function is pushed last).
6708 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6709 control to the callee.
6711 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6712 actually necessary, in functions which do not need to access their
6713 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6714 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6715 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6716 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6717 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6718 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6720 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6721 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6722 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6723 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6724 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6725 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6726 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6727 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6728 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6729 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6730 and type of the remaining ones.
6732 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6733 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6734 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6736 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6737 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6738 of the value. Floating-point results are typically returned in
6739 \c{ST0}.
6741 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6742 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6743 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6745 \b When the caller regains control from the callee, the function
6746 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6747 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6748 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6749 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6750 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6751 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6752 removing.
6754 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6755 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6756 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6757 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6758 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6759 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6760 still pushed in right-to-left order.
6762 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6764 \c global  _myfunc
6766 \c _myfunc:
6767 \c         push    ebp
6768 \c         mov     ebp,esp
6769 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6770 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6772 \c         ; some more code
6774 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6775 \c         ret
6777 At the other end of the process, to call a C function from your
6778 assembly code, you would do something like this:
6780 \c extern  _printf
6782 \c         ; and then, further down...
6784 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6785 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6786 \c         call    _printf
6787 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6789 \c         ; then those data items...
6791 \c segment _DATA
6793 \c myint       dd   1234
6794 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6796 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6798 \c     int myint = 1234;
6799 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6802 \S{32cdata} Accessing Data Items
6804 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6805 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6806 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6807 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6808 accessed from assembler as
6810 \c           extern _i
6811 \c           mov eax,[_i]
6813 And to declare your own integer variable which C programs can access
6814 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6815 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6817 \c           global _j
6818 \c _j        dd 0
6820 To access a C array, you need to know the size of the components of
6821 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6822 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6823 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6824 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6825 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6826 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6827 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6828 are also 4 bytes long.
6830 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6831 the base of the structure to the field you are interested in. You
6832 can either do this by converting the C structure definition into a
6833 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6834 one offset and using just that.
6836 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6837 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6838 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6839 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6840 Typically, you might find that a structure like
6842 \c struct {
6843 \c     char c;
6844 \c     int i;
6845 \c } foo;
6847 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6848 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6849 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6850 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6851 out how your own compiler does it.
6854 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6856 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6857 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6858 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6859 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6860 the work involved in keeping track of the calling convention.
6862 An example of an assembly function using the macro set is given
6863 here:
6865 \c proc    _proc32
6867 \c %$i     arg
6868 \c %$j     arg
6869 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6870 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6871 \c         add     eax,[ebx]
6873 \c endproc
6875 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6876 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6877 integer. It returns \c{i + *j}.
6879 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6880 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6881 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6882 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6883 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6884 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6885 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6887 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6888 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
6889 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
6892 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
6893 Libraries}
6895 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
6896 because it contains support for \i{position-independent code}
6897 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
6898 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
6899 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
6901 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
6902 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
6903 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
6904 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
6906 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
6907 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
6908 of the running process. The contents of the library's code section
6909 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
6911 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
6912 this:
6914 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
6916 Instead, the linker provides an area of memory called the
6917 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
6918 constant distance from your library's code, so if you can find out
6919 where your library is loaded (which is typically done using a
6920 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
6921 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6922 linker-generated entries in the GOT.
6924 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6925 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6926 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6927 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6928 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6929 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
6932 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
6934 Each code module in your shared library should define the GOT as an
6935 external symbol:
6937 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
6938 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
6940 At the beginning of any function in your shared library which plans
6941 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
6942 address of the GOT. This is typically done by writing the function
6943 in this form:
6945 \c func:   push    ebp
6946 \c         mov     ebp,esp
6947 \c         push    ebx
6948 \c         call    .get_GOT
6949 \c .get_GOT:
6950 \c         pop     ebx
6951 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
6953 \c         ; the function body comes here
6955 \c         mov     ebx,[ebp-4]
6956 \c         mov     esp,ebp
6957 \c         pop     ebp
6958 \c         ret
6960 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
6961 second leading underscore.)
6963 The first two lines of this function are simply the standard C
6964 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
6965 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
6966 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
6967 libraries use this register to store the address of the GOT.
6969 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
6970 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
6971 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
6972 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
6973 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
6974 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
6975 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
6976 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
6977 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
6978 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
6979 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
6980 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
6981 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
6982 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
6983 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
6984 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
6986 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
6987 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
6988 those three instructions into a macro and safely ignore them:
6990 \c %macro  get_GOT 0
6992 \c         call    %%getgot
6993 \c   %%getgot:
6994 \c         pop     ebx
6995 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
6997 \c %endmacro
6999 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7001 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7002 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7003 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7004 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7005 way this works is like this:
7007 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7009 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7010 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7011 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7012 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7014 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7015 them, they are shared between code modules in the library, but do
7016 not get exported from the library to the program that loaded it.
7017 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7018 can access them in the same way as local variables, using the above
7019 \c{..gotoff} mechanism.
7021 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7022 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7023 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7026 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7028 If your library needs to get at an external variable (external to
7029 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7030 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7031 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7032 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7033 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7034 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7035 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7036 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7037 you would code
7039 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7041 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7042 linker, when it builds the shared library, collects together every
7043 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7044 has every necessary entry present.
7046 Common variables must also be accessed in this way.
7049 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7051 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7052 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7053 you have to give the size of the data item. This is because the
7054 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7055 entries for any exported functions, and also moves exported data
7056 items away from the library's data section in which they were
7057 declared.
7059 So to export a function to users of the library, you must use
7061 \c global  func:function           ; declare it as a function
7063 \c func:   push    ebp
7065 \c         ; etc.
7067 And to export a data item such as an array, you would have to code
7069 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7071 \c array:  resd    128
7072 \c .end:
7074 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7075 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7076 end up living in the data section of the main program, rather than
7077 in your library's data section, where you declared it. So you will
7078 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7079 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7080 effectively, it has become).
7082 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7083 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7084 sort of code:
7086 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7088 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7089 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7090 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7091 pointing at your data section instead of at the exported global
7092 which resides elsewhere.
7094 Instead of the above code, then, you must write
7096 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7098 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7099 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7100 at that address, rather than just relocating by section base.
7102 Either method will work for functions: referring to one of your
7103 functions by means of
7105 \c funcptr:        dd      my_function
7107 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7109 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
7111 will give the address of the procedure linkage table for the
7112 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7113 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7116 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7118 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7119 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7120 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7121 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7122 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7123 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7124 in the main program can be transparently passed off to their real
7125 destinations.
7127 To call an external routine, you must use another special PIC
7128 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7129 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7130 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7131 ..plt}.
7134 \S{link} Generating the Library File
7136 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7137 you then generate your shared library with a command such as
7139 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7140 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7142 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7143 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7144 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7145 library file name, with a version number, into the library:
7147 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7149 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7150 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7153 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7155 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7156 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7157 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7158 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7159 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7160 one, or jumps between different-size segments.
7163 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7165 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7166 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7167 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7168 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7169 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7170 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7171 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7172 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7174 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7175 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7176 segment, so just coding, for example,
7178 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7180 will not work, since the offset part of the address will be
7181 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7182 one.
7184 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7185 generate the required instruction by coding it manually, using
7186 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7187 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7189 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7191 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7192 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7193 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7194 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7195 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7196 segment to a 32-bit one.
7198 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7199 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7201 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7203 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7204 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7205 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7208 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7209 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7211 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7212 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7213 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7214 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7215 32-bit segment, or vice versa.
7217 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7218 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7219 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7220 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7222 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7223 the address, since any effective address containing a 32-bit
7224 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7226 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7227 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7229 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7230 instruction and a register) if you already know the precise offset
7231 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7232 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7233 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7235 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7236 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7238 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7240 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7241 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7242 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7244 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7246 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7247 which controls the size of the data stored at the address, with the
7248 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7249 address itself. The two can quite easily be different:
7251 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7253 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7254 offset.
7256 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7257 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7259 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7261 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7262 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7263 offset), and calls that address.
7266 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7268 The other way you might want to access data might be using the
7269 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7270 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7271 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7272 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7274 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7275 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7276 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7277 desired address into \c{ESI} and then code
7279 \c         a32     lodsb
7281 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7282 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7283 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7284 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7286 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7287 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7288 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7289 instructions with implicit addressing:
7290 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7291 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7292 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7293 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7294 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7295 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7296 Also, the
7297 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7298 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7299 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7300 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7301 size from the code segment.
7303 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7304 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7305 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7306 give the value of the segment register being manipulated. To force
7307 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7308 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7310 \c         o16 push    ss
7311 \c         o16 push    ds
7313 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7314 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7315 one.
7317 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7318 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7321 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7323 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7324 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7325 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7326 write position-independent code for shared libraries.
7328 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7329 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7330 registers, which still add their bases.
7332 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7333 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7334 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7335 probably desirable to make that the default, using the directive
7336 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7338 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7339 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7340 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7341 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7342 Please see the ABI documentation for your platform.
7344 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7345 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7346 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7347 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7349 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7350 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7351 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7352 set to zero.
7354 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7356 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7357 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
7359 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7360 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7361 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7362 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7364 This is consistent with the AMD documentation and most other
7365 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7366 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7367 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7368 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7369 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7370 can be used for this purpose.
7372 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7374 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7375 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7376 immediates to 32 bits.
7378 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7380 \c      MOV reg64,imm64
7382 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7383 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7384 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7385 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7386 immediate as \c{DWORD}:
7388 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7389 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7390 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7391 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7393 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7395 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7396 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7397 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7398 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7399 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7400 displacement size as \c{QWORD}:
7402 \c      default abs
7404 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7405 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7406 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7408 \c      default rel
7410 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7411 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7412 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7413 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7415 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7416 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7418 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7420 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7422 \W{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}\c{http://www.x86-64.org/documentation/abi.pdf}
7424 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7425 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7427 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7428 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7429 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7430 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7431 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7433 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7435 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7436 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7437 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7438 stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7440 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7442 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7444 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7446 \c      void foo(long a, double b, int c)
7448 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7450 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7452 The Win64 ABI is described at:
7454 \W{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}\c{http://msdn2.microsoft.com/en-gb/library/ms794533.aspx}
7456 What follows is a simplified summary.
7458 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7459 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7460 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7461 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7462 use by the function without saving.
7464 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7466 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7467 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7468 return is \c{XMM0} only.
7470 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7472 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7474 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7476 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7478 \C{trouble} Troubleshooting
7480 This chapter describes some of the common problems that users have
7481 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7482 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7483 that isn't listed here.
7486 \H{problems} Common Problems
7488 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7490 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7491 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7492 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7493 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7494 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7495 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7496 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7497 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7498 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7501 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7503 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7504 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7505 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7506 longer.
7508 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7509 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7510 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7511 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7512 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7513 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7514 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7515 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7516 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7517 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7518 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7519 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7522 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7524 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7525 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7526 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7527 sector, people who are used to MASM tend to code
7529 \c         ORG 0
7531 \c         ; some boot sector code
7533 \c         ORG 510
7534 \c         DW 0xAA55
7536 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7537 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7538 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7540 \c         ORG 0
7542 \c         ; some boot sector code
7544 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7545 \c         DW 0xAA55
7547 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7548 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7549 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7550 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7551 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7552 find out what's wrong with it.
7555 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7557 The other common problem with the above code is people who write the
7558 \c{TIMES} line as
7560 \c         TIMES 510-$ DB 0
7562 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7563 the difference between them is also a pure number and can happily be
7564 fed to \c{TIMES}.
7566 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7567 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7568 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7569 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7570 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7571 information back to the expression evaluator. So from the
7572 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7573 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7574 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7575 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7577 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7578 line in the form
7580 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7582 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7583 and so their difference is a pure number. This will solve the
7584 problem and generate sensible code.
7587 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7589 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7590 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7591 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7592 \i\c{bugtracker} at
7593 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7594 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7595 contacts in \k{contact}.
7597 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7598 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7599 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7600 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7601 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7602 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7603 there.
7605 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7606 information:
7608 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7609 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7611 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7612 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7613 you were using the standard distribution binaries out of the
7614 archive. If you were using a locally built executable, try to
7615 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7616 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7619 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7620 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7621 \c{NASMENV} environment variable if any.
7623 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7624 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7625 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7626 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7627 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7628 compiler, what version, and what command line or options you used.
7629 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7630 with the command-line version of the compiler.)
7632 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7633 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7634 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7635 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7636 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7637 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7638 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7639 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7640 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7641 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7642 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7643 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7644 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7646 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7647 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7648 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7649 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7650 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7651 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7652 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7653 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7654 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7655 should be 77 instead'.
7657 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7658 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7659 generates the same file, or whether the problem is related to
7660 portability issues between our development platforms and yours. We
7661 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7662 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7663 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7664 for us.
7666 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7667 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7668 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7669 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7670 differently from us.
7673 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7675                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7677 \H{ndisintro} Introduction
7680 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7681 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7682 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7683 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7684 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7686 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7687 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7688 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7689 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7690 disassembles.
7693 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7695 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7696 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7697 are on a Unix system.
7700 \H{ndisrun} Running NDISASM
7702 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7704 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7706 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7707 provided of course that you remember to specify which it is to work
7708 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7709 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7711 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7712 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7713 summary of command line options.
7716 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7718 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7719 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7720 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7721 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7722 this.
7724 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7725 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7726 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7727 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7728 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7730 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7732 \c        ndisasm -o100h filename.com
7734 will do the trick.
7737 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7739 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7740 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7741 will faithfully plough through the data section, producing machine
7742 instructions wherever it can (although most of them will look
7743 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7744 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7745 Then it will reach the code section.
7747 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7748 instruction from part of the data section, and its file position is
7749 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7750 entirely possible that another spurious instruction will get
7751 generated, starting with the final byte of the data section, and
7752 then the correct first instruction in the code section will not be
7753 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7754 ideal.
7756 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7757 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7758 only handle 8192 sync points internally). The definition of a sync
7759 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7760 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7761 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7762 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7763 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7764 the instructions in your code section.
7766 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7767 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7768 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7771 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7773 rather than
7775 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7777 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7778 to, just by repeating the \c{-s} option.
7781 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7782 \I\c{auto-sync}
7784 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7785 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7786 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7787 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7788 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7789 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7790 needed.
7792 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7793 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7794 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7795 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7797 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7798 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7799 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7800 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7801 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7802 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7803 processed, there isn't much it can do about it...)
7805 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7806 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7807 the register contains) or involves a segment address (in which case
7808 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7809 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7811 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7812 points in all the right places, and save you from having to place
7813 any sync points manually. However, it should be stressed that
7814 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7815 you may still have to place some manually.
7817 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7818 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7819 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7820 options.
7822 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7823 fluke, something in your data section should disassemble to a
7824 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7825 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7826 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7827 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7828 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7829 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7830 suppress disassembly of the data area.
7833 \S{ndisother} Other Options
7835 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7836 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7837 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7838 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7840 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7841 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7842 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7843 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7844 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7845 anyway.
7848 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7850 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7851 possible, should be sent to
7852 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7853 developer's site at
7854 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7855 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7856 new features as well.
7858 \A{inslist} \i{Instruction List}
7860 \H{inslistintro} Introduction
7862 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7863 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7864 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7865  when appropriate, one or more usage flags.
7867 \& inslist.src
7869 \A{changelog} \i{NASM Version History}
7871 \& changes.src