nasmdoc: update the full set of numeric prefix/suffix characters.
[platform/upstream/nasm.git] / doc / nasmdoc.src
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#   
3 \#   Copyright 1996-2010 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:
10 \#
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.
31 \#
32 \# --------------------------------------------------------------------------
33 \#
34 \# Source code to NASM documentation
35 \#
36 \M{category}{Programming}
37 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
38 \M{year}{1996-2010}
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 "LICENSE" 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{elf32} \c{elf32}
163 \IR{elf64} \c{elf64}
164 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
165 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
166 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
167 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
168 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
169 \IR{freebsd} FreeBSD
170 \IR{freelink} FreeLink
171 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
172 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
173 convention
174 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
175 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
176 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
177 \IR{got} GOT
178 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
179 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
180 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
181 \IR{intel number formats} Intel number formats
182 \IR{linux, elf} Linux, ELF
183 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
184 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
185 \IR{logical and} logical AND
186 \IR{logical or} logical OR
187 \IR{logical xor} logical XOR
188 \IR{mach object file format} Mach, object file format
189 \IR{mach-o} Mach-O
190 \IR{macho32} \c{macho32}
191 \IR{macho64} \c{macho64}
192 \IR{macos x} MacOS X
193 \IR{masm} MASM
194 \IA{memory reference}{memory references}
195 \IR{minix} Minix
196 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
197 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
198 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
199 \IR{mmx registers} MMX registers
200 \IA{modr/m}{modr/m byte}
201 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
202 \IR{ms-dos} MS-DOS
203 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
204 \IR{multipush} \c{multipush} macro
205 \IR{nan} NaN
206 \IR{nasm version} NASM version
207 \IR{netbsd} NetBSD
208 \IR{omf} OMF
209 \IR{openbsd} OpenBSD
210 \IR{operating system} operating system
211 \IR{os/2} OS/2
212 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
213 \IR{passes} passes, assembly
214 \IR{perl} Perl
215 \IR{pic} PIC
216 \IR{pharlap} PharLap
217 \IR{plt} PLT
218 \IR{plt} \c{PLT} relocations
219 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
220 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
221 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
222 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
223 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
224 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
225 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
226 Object File Format
227 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
228 \IA{repeating}{repeating code}
229 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
230 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
231 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
232 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
233 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
234 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
235 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
236 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
237 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
238 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
239 \IR{shift command} \c{shift} command
240 \IA{sib}{sib byte}
241 \IR{sib byte} SIB byte
242 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
243 \IR{solaris x86} Solaris x86
244 \IA{standard section names}{standardized section names}
245 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
246 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
247 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
248 \IR{tlink} \c{TLINK}
249 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
250 \IR{unicode} Unicode
251 \IR{unix} Unix
252 \IR{utf-8} UTF-8
253 \IR{utf-16} UTF-16
254 \IR{utf-32} UTF-32
255 \IA{sco unix}{unix, sco}
256 \IR{unix, sco} Unix, SCO
257 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
258 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
259 \IA{unix system v}{unix, system v}
260 \IR{unix, system v} Unix, System V
261 \IR{unixware} UnixWare
262 \IR{val} VAL
263 \IR{version number of nasm} version number of NASM
264 \IR{visual c++} Visual C++
265 \IR{www page} WWW page
266 \IR{win32} Win32
267 \IR{win32} Win64
268 \IR{windows} Windows
269 \IR{windows 95} Windows 95
270 \IR{windows nt} Windows NT
271 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
272 \# \IC{program entry point}{start point, program}
273 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
274 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
275 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
276
277
278 \C{intro} Introduction
279
280 \H{whatsnasm} What Is NASM?
281
282 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
283 for portability and modularity. It supports a range of object file
284 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
285 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
286 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
287 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
288 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
289 strong support for macros.
290
291
292 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
293
294 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
295 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
296 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
297 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
298
299 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
300 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
301
302 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
303 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
304 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
305 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
306 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
307 it (properly.)
308
309 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
310 doesn't seem to have much (or any) documentation.
311
312 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
313 DOS.
314
315 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
316 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
317 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
318 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
319 It's expensive too. And it's DOS-only.
320
321 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
322 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
323 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
324 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
325 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
326 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
327 Again.
328
329
330 \S{legal} \i{License} Conditions
331
332 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
333 distribution archive, for the license conditions under which you may
334 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
335 known as the simplified BSD license.
336
337 Copyright 1996-2010 the NASM Authors - All rights reserved.
338
339 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
340 modification, are permitted provided that the following conditions are
341 met:
342
343 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
344 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
345
346 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
347 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
348 documentation and/or other materials provided with the distribution.
349       
350 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
351 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
352 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
353 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
354 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
355 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
356 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
357 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
358 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
359 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
360 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
361 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
362 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
363
364
365 \H{contact} Contact Information
366
367 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
368 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
369 (see below for the link).
370 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
371
372 NASM has a \i{website} at
373 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}. If it's not there,
374 google for us!
375
376 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
377 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
378 the official web site.
379
380 Announcements are posted to
381 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
382 and to the web site
383 \W{http://www.freshmeat.net/}\c{http://www.freshmeat.net/}.
384
385 If you want information about the current development status, please
386 subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list; see link from the
387 website.
388
389
390 \H{install} Installation
391
392 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
393
394 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
395 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
396 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
397 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
398
399 The archive will contain a set of executable files: the NASM
400 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
401 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
402 RDOFF file format.
403
404 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
405 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
406 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
407 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
408 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
409 under other versions of Windows as well.)
410
411 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
412 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
413 so you can delete it if you need to save space; however, you may
414 want to keep the documentation or test programs.
415
416 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
417 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
418 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
419 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
420 the source archive.
421
422 Note that a number of files are generated from other files by Perl
423 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
424 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
425 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
426 documentation. It is possible future source distributions may not
427 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
428 platforms, including DOS and Windows, are available from
429 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
430
431
432 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
433
434 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
435 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
436 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
437 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
438 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
439
440 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
441 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
442 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
443 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
444 accordingly.
445
446 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
447 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
448 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
449 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
450 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
451 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
452 install the programs yourself.
453
454 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
455 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
456 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
457 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
458
459
460 \C{running} Running NASM
461
462 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
463
464 To assemble a file, you issue a command of the form
465
466 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
467
468 For example,
469
470 \c nasm -f elf myfile.asm
471
472 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
473
474 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
475
476 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
477
478 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
479 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
480 to give a listing file name, for example:
481
482 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
483
484 To get further usage instructions from NASM, try typing
485
486 \c nasm -h
487
488 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
489 are.
490
491 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
492 or \c{ELF}, type
493
494 \c file nasm
495
496 (in the directory in which you put the NASM binary when you
497 installed it). If it says something like
498
499 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
500
501 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
502 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
503
504 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
505
506 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
507 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
508 and are rare these days.)
509
510 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
511 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
512 messages.
513
514
515 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
516
517 NASM will normally choose the name of your output file for you;
518 precisely how it does this is dependent on the object file format.
519 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
520 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
521 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
522 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
523 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{ieee}, \c{macho32} and \c{macho64})
524 it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith} and \c{srec},
525 it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec}, respectively,
526 and for the \c{bin} format it will simply remove the extension, so
527 that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
528
529 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
530 has the same name as the input file, in which case it will give a
531 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
532
533 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
534 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
535 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
536 with the name you wish for the output file, either with or without
537 an intervening space. For example:
538
539 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
540 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
541
542 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
543 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
544
545
546 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
547
548 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
549 output file format for you itself. In the distribution versions of
550 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
551 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
552 choose what you want the default to be.
553
554 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
555 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
556
557 A complete list of the available output file formats can be given by
558 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
559
560
561 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
562
563 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
564 optional space) by a file name, NASM will generate a
565 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
566 code are listed on the left, and the actual source code, with
567 expansions of multi-line macros (except those which specifically
568 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
569 right. For example:
570
571 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
572
573 If a list file is selected, you may turn off listing for a
574 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
575 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
576 form" (without the brackets). This can be used to list only
577 sections of interest, avoiding excessively long listings.
578
579
580 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
581
582 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
583 This can be redirected to a file for further processing. For example:
584
585 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
586
587
588 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
589
590 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
591 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
592 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
593 dependency list without a prefix.
594
595
596 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
597
598 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
599 output to a file, rather than to stdout.  For example:
600
601 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
602
603
604 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
605
606 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
607 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
608 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
609 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
610 updated dependencies with every assembly session.  For example:
611
612 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
613
614
615 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
616
617 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
618 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
619 specified by the \c{-o} option.
620
621
622 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
623
624 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
625 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
626 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
627 quotable in Make.
628
629
630 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
631
632 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
633 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
634 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
635 file has been removed.
636
637
638 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
639
640 This option is used to select the format of the debug information
641 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
642 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
643 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
644 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
645 if \c{-F} is specified.
646
647 A complete list of the available debug file formats for an output
648 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
649 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
650
651 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which
652 is not built into NASM by default. For information on how
653 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
654
655
656 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
657
658 This option can be used to generate debugging information in the specified
659 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
660 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
661 If no debug information is currently implemented in the selected output
662 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
663
664
665 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
666
667 This option can be used to select an error reporting format for any
668 error messages that might be produced by NASM.
669
670 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
671 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
672 the default and looks like this:
673
674 \c filename.asm:65: error: specific error message
675
676 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
677 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
678 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
679 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
680 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
681
682 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
683 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
684
685 \c filename.asm(65) : error: specific error message
686
687 where the only difference is that the line number is in parentheses
688 instead of being delimited by colons.
689
690 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
691
692 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
693
694 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
695 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
696 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
697 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
698 example) you want to load them into an editor.
699
700 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
701 which causes errors to be sent to the specified files rather than
702 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
703 the errors into a file by typing
704
705 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
706
707 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
708 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
709 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
710
711 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
712
713 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
714 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
715 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
716 program, you can type:
717
718 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
719
720 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
721
722
723 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
724
725 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
726 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
727 search for the given file not only in the current directory, but also
728 in any directories specified on the command line by the use of the
729 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
730 library}, for example, by typing
731
732 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
733
734 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
735 optional).
736
737 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
738 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
739 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
740 prepended exactly as written to the name of the include file.
741 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
742 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
743
744 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
745 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
746 to search for the file \c{foobar.i}...)
747
748 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
749 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
750 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
751 \k{nasmenv}).
752
753 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
754 be specified as \c{-I}.
755
756
757 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
758
759 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
760 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
761 option. So running
762
763 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
764
765 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
766 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
767
768 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
769 option can also be specified as \c{-P}.
770
771
772 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
773
774 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
775 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
776 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
777 could code
778
779 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
780
781 as an alternative to placing the directive
782
783 \c %define FOO 100
784
785 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
786 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
787 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
788 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
789 \c{-dDEBUG}.
790
791 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
792 be specified as \c{-D}.
793
794
795 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
796
797 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
798 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
799 option specified earlier on the command lines.
800
801 For example, the following command line:
802
803 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
804
805 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
806 program. This is useful to override options specified at a different
807 point in a Makefile.
808
809 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
810 be specified as \c{-U}.
811
812
813 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
814
815 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
816 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
817 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
818 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
819 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
820 if the \c{-o} option is also used).
821
822 This option cannot be applied to programs which require the
823 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
824 which depend on the values of symbols: so code such as
825
826 \c %assign tablesize ($-tablestart)
827
828 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
829
830 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
831 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
832 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
833
834 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
835
836 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
837 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
838 completely and assume the compiler has already done it, to save time
839 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
840 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
841 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
842
843
844 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
845
846 NASM defaults to not optimizing operands which can fit into a signed byte.
847 This means that if you want the shortest possible object code,
848 you have to enable optimization.
849
850 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
851 levels of optimization.  The syntax is:
852
853 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
854         if a short form is not specified, except conditional jumps.
855         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
856
857 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
858         which will fit in a signed byte are optimized,
859         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
860         to the long form unless otherwise specified.
861
862 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
863         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
864         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
865         has been used (see \k{strict}).  For compatability with earlier
866         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
867         one. This number has no effect on the actual number of passes.
868
869 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses.
870
871 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
872 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
873
874
875 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
876
877 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
878 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
879
880 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
881
882 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
883 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
884 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
885 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
886 Note that you lose the ability to override the default address type for
887 the instruction.
888
889 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
890 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
891 \c{include}, \c{local})
892
893 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
894
895 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
896 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
897 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
898 conditions are reported like errors, but come up with the word
899 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
900 generating an output file and returning a success status to the
901 operating system.
902
903 Some conditions are even less severe than that: they are only
904 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
905 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
906 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
907 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
908 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
909 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
910
911 The \i{suppressible warning} classes are:
912
913 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
914 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
915 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
916 you might want to disable it.
917
918 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This
919 warning class is disabled by default.
920
921 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
922 parameters than optional parameters. This warning class
923 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
924
925 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
926 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
927 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
928 see \k{syntax} for more information.
929
930 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
931 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
932
933 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations
934 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this.
935 This warning class is disabled by default.
936
937 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
938 Enabled by default.
939
940 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
941 Disabled by default.
942
943 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
944 Disabled by default.
945
946 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
947 Enabled by default.
948
949 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
950 Enabled by default.
951
952 \b \i\c{error} causes warnings to be treated as errors.  Disabled by
953 default.
954
955 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes (not
956 including \c{error}).  Thus, \c{-w+all} enables all available warnings.
957
958 In addition, you can set warning classes across sections.
959 Warning classes may be enabled with \i\c{[warning +warning-name]},
960 disabled with \i\c{[warning -warning-name]} or reset to their
961 original value with \i\c{[warning *warning-name]}. No "user form"
962 (without the brackets) exists.
963
964 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
965 \c{-Wwarning} and \c{-Wno-warning} instead of \c{-w+warning} and
966 \c{-w-warning}, respectively.
967
968
969 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
970
971 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
972 and the date on which it was compiled.
973
974 You will need the version number if you report a bug.
975
976 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
977
978 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
979 debug info formats for the given output format. The default format
980 is indicated by an asterisk. For example:
981
982 \c nasm -f elf -y
983
984 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
985 \c   ('*' denotes default):
986 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
987 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
988
989
990 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
991
992 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append
993 (respectively) the given argument to all \c{global} or
994 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the
995 underscore to all global and external variables, as C sometimes
996 (but not always) likes it.
997
998
999 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
1000
1001 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
1002 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
1003 processed before the real command line. You can use this to define
1004 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
1005 options in the \c{NASMENV} variable.
1006
1007 The value of the variable is split up at white space, so that the
1008 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
1009 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
1010 what you might want, because it will be split at the space and the
1011 NASM command-line processing will get confused by the two
1012 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
1013
1014 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
1015 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
1016 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
1017 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
1018 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
1019 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
1020
1021 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
1022 changed with version 0.98.31.
1023
1024
1025 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
1026
1027 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
1028 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
1029 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1030 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1031 skipping this section.
1032
1033
1034 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1035
1036 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1037 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1038 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1039 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1040 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1041 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1042 will distinguish between labels differing only in case.
1043
1044
1045 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1046
1047 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1048 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1049 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1050 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1051 if you declare, for example,
1052
1053 \c foo     equ     1
1054 \c bar     dw      2
1055
1056 then the two lines of code
1057
1058 \c         mov     ax,foo
1059 \c         mov     ax,bar
1060
1061 generate completely different opcodes, despite having
1062 identical-looking syntaxes.
1063
1064 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1065 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1066 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1067 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1068 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1069 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1070 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1071 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1072
1073 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1074 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1075 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1076 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1077 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1078 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1079
1080 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1081 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1082 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1083 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1084 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1085 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1086 \e{everything} is a label.
1087
1088 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1089 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1090 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1091 portion outside square brackets and another portion inside. The
1092 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1093 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1094
1095
1096 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1097
1098 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1099 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1100 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1101 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1102 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1103 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1104 \c{mov word [var],2}.
1105
1106 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1107 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1108 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1109 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1110 the strings being manipulated.
1111
1112
1113 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1114
1115 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1116 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1117 choose to put in your segment registers, and will never
1118 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1119
1120
1121 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1122
1123 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1124 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1125 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1126 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1127 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1128 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1129 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1130 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1131 track of which external variable definitions are far and which are
1132 near.
1133
1134
1135 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1136
1137 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1138 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1139 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1140 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1141
1142 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1143 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1144 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1145 on a misunderstanding by the authors.
1146
1147
1148 \S{qsother} Other Differences
1149
1150 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1151 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1152
1153 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1154 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1155 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1156 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1157 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1158 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1159 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1160
1161 In addition to all of this, macros and directives work completely
1162 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1163 details.
1164
1165
1166 \C{lang} The NASM Language
1167
1168 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1169
1170 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1171 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1172 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1173
1174 \c label:    instruction operands        ; comment
1175
1176 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1177 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1178 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1179 presence and nature of the instruction field.
1180
1181 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1182 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1183 backslash-ended line.
1184
1185 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1186 have white space before them, or instructions may have no space
1187 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1188 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1189 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1190 valid source line which does nothing but define a label. Running
1191 NASM with the command-line option
1192 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1193 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1194
1195 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1196 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1197 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1198 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1199 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1200 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1201 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1202 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1203 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1204 an identifier is 4095 characters.
1205
1206 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1207 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1208 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1209 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1210 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1211 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1212 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1213 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1214 override}segment register as an instruction prefix: coding
1215 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1216 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1217 syntactic features of the language, but for instructions such as
1218 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1219 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1220 \c{es lodsb}.
1221
1222 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1223 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1224 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1225
1226 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1227 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1228
1229 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1230 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1231 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1232 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1233 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1234 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1235
1236 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1237 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1238 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1239 \# Details of
1240 \# all forms of each supported instruction are given in
1241 \# \k{iref}.
1242 For example, you can code:
1243
1244 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1245 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1246 \c
1247 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1248 \c         fadd    to st1          ; so does this
1249
1250 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1251 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1252 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1253
1254
1255 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1256
1257 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1258 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1259 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1260 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1261 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1262 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1263 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1264 prefix.
1265
1266
1267 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1268
1269 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1270 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1271 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1272 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1273
1274 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1275 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1276 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1277 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1278 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1279 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1280 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1281 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1282 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1283 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1284 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1285 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1286 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1287
1288 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1289
1290
1291 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1292
1293 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1294 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1295 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1296 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1297 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1298 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1299 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1300 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1301 expression}: see \k{crit}.
1302
1303 For example:
1304
1305 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1306 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1307 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1308 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1309
1310 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1311
1312 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1313 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1314 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1315 directly into a game executable file. It can be called in one of
1316 these three ways:
1317
1318 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1319 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1320 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1321 \c                                    ; actually include at most 512
1322
1323 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1324 macro version searches for the file in the include file search path
1325 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1326 overridden if desired.
1327
1328
1329 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1330
1331 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1332 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1333 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1334 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1335 example,
1336
1337 \c message         db      'hello, world'
1338 \c msglen          equ     $-message
1339
1340 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1341 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1342 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1343 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1344 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1345 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1346
1347
1348 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1349
1350 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1351 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1352 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1353 code
1354
1355 \c zerobuf:        times 64 db 0
1356
1357 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1358 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1359 \e{expression}, so you can do things like
1360
1361 \c buffer: db      'hello, world'
1362 \c         times 64-$+buffer db ' '
1363
1364 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1365 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1366 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1367
1368 \c         times 100 movsb
1369
1370 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1371 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1372 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1373
1374 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1375
1376 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1377 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1378 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1379 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1380 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1381
1382
1383 \H{effaddr} Effective Addresses
1384
1385 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1386 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1387 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1388 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1389 example:
1390
1391 \c wordvar dw      123
1392 \c         mov     ax,[wordvar]
1393 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1394 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1395
1396 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1397 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1398
1399 More complicated effective addresses, such as those involving more
1400 than one register, work in exactly the same way:
1401
1402 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1403 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1404
1405 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1406 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1407 all right:
1408
1409 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1410 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1411
1412 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1413 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1414 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1415 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1416 generate the latter on the grounds that the former requires four
1417 bytes to store a zero offset.
1418
1419 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1420 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1421 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1422 default segment registers.
1423
1424 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1425 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1426 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1427 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1428 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1429 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1430 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1431 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1432 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1433 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1434 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1435
1436 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1437 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1438 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1439 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1440 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1441 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1442 the offset to be lost.
1443
1444 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1445 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1446 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1447 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1448 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1449 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1450
1451 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1452 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1453 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1454 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1455
1456
1457 \H{const} \i{Constants}
1458
1459 NASM understands four different types of constant: numeric,
1460 character, string and floating-point.
1461
1462
1463 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1464
1465 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1466 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1467 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1468 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal} \i{octal} and \i{binary}
1469 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1470 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1471 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1472 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1473 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1474 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1475 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1476 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1477 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1478 \e{not} imply an octal constant!
1479
1480 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1481 up long strings.
1482
1483 Some examples (all producing exactly the same code):
1484
1485 \c         mov     ax,200          ; decimal
1486 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1487 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1488 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1489 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1490 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1491 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1492 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1493 \c         mov     ax,310q         ; octal
1494 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1495 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1496 \c         mov     ax,0q310        ; hex yet again
1497 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1498 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1499 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1500 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1501 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1502
1503 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1504
1505 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1506 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1507 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1508 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1509 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1510 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1511 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1512
1513
1514 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1515
1516 \c       \'          single quote (')
1517 \c       \"          double quote (")
1518 \c       \`          backquote (`)
1519 \c       \\\          backslash (\)
1520 \c       \?          question mark (?)
1521 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1522 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1523 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1524 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1525 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1526 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1527 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1528 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1529 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1530 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1531 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1532 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1533
1534 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1535 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1536 sequence.
1537
1538 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1539 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1540
1541 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1542 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1543 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1544
1545
1546 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1547
1548 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1549 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1550
1551 A character constant with more than one byte will be arranged
1552 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1553
1554 \c           mov eax,'abcd'
1555
1556 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1557 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1558 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1559 the sense of character constants understood by the Pentium's
1560 \i\c{CPUID} instruction.
1561
1562
1563 \S{strconst} \i{String Constants}
1564
1565 String constants are character strings used in the context of some
1566 pseudo-instructions, namely the
1567 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1568 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1569 certain preprocessor directives.
1570
1571 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1572 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1573 for the conditions. So the following are equivalent:
1574
1575 \c       db    'hello'               ; string constant
1576 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1577
1578 And the following are also equivalent:
1579
1580 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1581 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1582 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1583
1584 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1585 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1586 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1587 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1588 or four-character constants are treated as strings when they are
1589 operands to \c{DW}, and so forth.
1590
1591 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1592
1593 The special operators \i\c{__utf16__} and \i\c{__utf32__} allows
1594 definition of Unicode strings.  They take a string in UTF-8 format and
1595 converts it to (littleendian) UTF-16 or UTF-32, respectively.
1596
1597 For example:
1598
1599 \c %define u(x) __utf16__(x)
1600 \c %define w(x) __utf32__(x)
1601 \c
1602 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1603 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1604
1605 \c{__utf16__} and \c{__utf32__} can be applied either to strings
1606 passed to the \c{DB} family instructions, or to character constants in
1607 an expression context.
1608
1609 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1610
1611 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1612 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1613 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1614 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1615 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1616 \i\c{__float128h__}.
1617
1618 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1619 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1620 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1621 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1622 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.  NASM also
1623 support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x}, hexadecimal
1624 digits, period, optionally more hexadeximal digits, then optionally a
1625 \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent in decimal
1626 notation.
1627
1628 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1629 floating-point constants as well.
1630
1631 Some examples:
1632
1633 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1634 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1635 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1636 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1637 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1638 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1639 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1640 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1641 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1642 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1643 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1644
1645 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1646 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1647 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1648 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1649 called a "\i{minifloat}."
1650
1651 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1652 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1653 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1654 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1655 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1656 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1657 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1658 floating-point number, respectively.
1659
1660 For example:
1661
1662 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1663
1664 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1665 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1666
1667 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1668
1669 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1670 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1671 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1672 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1673 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1674 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1675 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1676 of floating-point routines, which would significantly increase the
1677 size of the assembler for very little benefit.
1678
1679 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1680 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1681 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1682 respectively.  These are normally used as macros:
1683
1684 \c %define Inf __Infinity__
1685 \c %define NaN __QNaN__
1686 \c
1687 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1688
1689 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1690
1691 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1692 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1693 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1694
1695 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1696 digits.
1697
1698 For example:
1699
1700 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1701 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1702 \c       dt +0p33
1703 \c       dt 33p
1704
1705
1706 \H{expr} \i{Expressions}
1707
1708 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1709 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1710 appropriate size.
1711
1712 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1713 calculations to involve the current assembly position: the
1714 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1715 position at the beginning of the line containing the expression; so
1716 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1717 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1718 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1719
1720 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1721 increasing order of \i{precedence}.
1722
1723
1724 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1725
1726 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1727 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1728 arithmetic operator supported by NASM.
1729
1730
1731 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1732
1733 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1734
1735
1736 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1737
1738 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1739
1740
1741 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1742
1743 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1744 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1745 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1746 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1747 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1748
1749
1750 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1751 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1752
1753 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1754 subtraction.
1755
1756
1757 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1758 \i{Multiplication} and \i{Division}
1759
1760 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1761 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1762 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1763 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1764 \i{signed modulo} operators respectively.
1765
1766 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1767 operation of the signed modulo operator.
1768
1769 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1770 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1771 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1772
1773
1774 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1775 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1776
1777 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1778 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1779 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1780 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1781 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1782 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1783
1784
1785 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1786
1787 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1788 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1789 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1790 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1791
1792 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1793 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1794 the symbol makes sense. So the code
1795
1796 \c         mov     ax,seg symbol
1797 \c         mov     es,ax
1798 \c         mov     bx,symbol
1799
1800 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1801
1802 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1803 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1804 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1805 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1806 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1807
1808 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1809 \c         mov     es,ax
1810 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1811
1812 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1813 pointer to the symbol \c{symbol}.
1814
1815 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1816 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1817 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1818 could code either of
1819
1820 \c         call    (seg procedure):procedure
1821 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1822
1823 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1824 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1825 practice.)
1826
1827 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1828 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1829 to \c{CALL} in these examples.
1830
1831 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1832 must code
1833
1834 \c         dw      symbol, seg symbol
1835
1836 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1837 invent one using the macro processor.
1838
1839
1840 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1841
1842 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1843 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1844 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD} or \c{YWORD}), but will
1845 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1846 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1847 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1848 in \c{BITS 16} mode,
1849
1850 \c         push dword 33
1851
1852 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1853
1854 \c         push strict dword 33
1855
1856 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1857 21 00 00 00}.
1858
1859 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1860 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1861
1862
1863 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1864
1865 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1866 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1867 called \e{Critical Expressions}.
1868
1869 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1870 code and data, so that the second pass, when generating all the
1871 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1872 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1873 symbol declared after the code in question. For example,
1874
1875 \c         times (label-$) db 0
1876 \c label:  db      'Where am I?'
1877
1878 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1879 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1880 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1881 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1882 code
1883
1884 \c         times (label-$+1) db 0
1885 \c label:  db      'NOW where am I?'
1886
1887 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1888 wrong!
1889
1890 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1891 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1892 value is required to be computable in the first pass, and which must
1893 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1894 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1895
1896 \H{locallab} \i{Local Labels}
1897
1898 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1899 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1900 label, which means that it is associated with the previous non-local
1901 label. So, for example:
1902
1903 \c label1  ; some code
1904 \c
1905 \c .loop
1906 \c         ; some more code
1907 \c
1908 \c         jne     .loop
1909 \c         ret
1910 \c
1911 \c label2  ; some code
1912 \c
1913 \c .loop
1914 \c         ; some more code
1915 \c
1916 \c         jne     .loop
1917 \c         ret
1918
1919 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1920 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1921 are kept separate by virtue of each being associated with the
1922 previous non-local label.
1923
1924 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1925 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1926 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1927 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1928 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1929 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1930 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1931 to, you could write
1932
1933 \c label3  ; some more code
1934 \c         ; and some more
1935 \c
1936 \c         jmp label1.loop
1937
1938 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1939 define a label which can be referenced from anywhere but which
1940 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1941 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1942 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1943 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1944 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1945 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1946 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1947 to the local label mechanism. So you could code
1948
1949 \c label1:                         ; a non-local label
1950 \c .local:                         ; this is really label1.local
1951 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1952 \c label2:                         ; another non-local label
1953 \c .local:                         ; this is really label2.local
1954 \c
1955 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1956
1957 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1958 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1959 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
1960 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
1961 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
1962 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
1963 special.
1964
1965
1966 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1967
1968 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1969 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1970 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1971 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1972 sign.
1973
1974 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1975 character into a single line.  Thus:
1976
1977 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1978 \c         THIS_VALUE
1979
1980 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1981 sequence.
1982
1983 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1984
1985 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1986
1987 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1988 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1989 things like
1990
1991 \c %define ctrl    0x1F &
1992 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1993 \c
1994 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1995
1996 which will expand to
1997
1998 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1999
2000 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
2001 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
2002 not at definition time. Thus the code
2003
2004 \c %define a(x)    1+b(x)
2005 \c %define b(x)    2*x
2006 \c
2007 \c         mov     ax,a(8)
2008
2009 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
2010 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
2011
2012 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
2013 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2014 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2015 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2016 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2017 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2018 \c{bar}.
2019
2020 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2021 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2022 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2023 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2024 Hence, if you code
2025
2026 \c %define a(x)    1+a(x)
2027 \c
2028 \c         mov     ax,a(3)
2029
2030 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2031 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2032 for an example of its use.
2033
2034 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2035 macros: if you write
2036
2037 \c %define foo(x)   1+x
2038 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2039
2040 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2041 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2042 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2043 you define
2044
2045 \c %define foo bar
2046
2047 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2048 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2049 \e{with} parameters, and vice versa.
2050
2051 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2052 perfectly well define a macro with
2053
2054 \c %define foo bar
2055
2056 and then re-define it later in the same source file with
2057
2058 \c %define foo baz
2059
2060 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2061 according to the most recent definition. This is particularly useful
2062 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2063
2064 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2065 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2066
2067
2068 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2069
2070 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2071 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2072 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2073 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2074 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2075
2076 Suppose you have the following code:
2077
2078 \c %define  isTrue  1
2079 \c %define  isFalse isTrue
2080 \c %define  isTrue  0
2081 \c
2082 \c val1:    db      isFalse
2083 \c
2084 \c %define  isTrue  1
2085 \c
2086 \c val2:    db      isFalse
2087
2088 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2089 This is because, when a single-line macro is defined using
2090 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2091 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2092 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2093 time it is 1.
2094
2095 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2096 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2097 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2098
2099 \c %xdefine isTrue  1
2100 \c %xdefine isFalse isTrue
2101 \c %xdefine isTrue  0
2102 \c
2103 \c val1:    db      isFalse
2104 \c
2105 \c %xdefine isTrue  1
2106 \c
2107 \c val2:    db      isFalse
2108
2109 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2110 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2111 the time that \c{isFalse} was defined.
2112
2113
2114 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2115
2116 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2117 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2118 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2119 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2120
2121 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2122
2123 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2124 select between them.  Similarly, the two statements:
2125
2126 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2127 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2128
2129 have, in fact, exactly the same effect.
2130
2131 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2132 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2133
2134
2135 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2136
2137 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2138 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2139 several similar macros that perform similar functions.
2140
2141 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2142 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2143
2144 As an example, consider the following:
2145
2146 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2147
2148 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2149 \c         .COM1addr       RESW    1
2150 \c         .COM2addr       RESW    1
2151 \c         ; ..and so on
2152 \c endstruc
2153
2154 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2155 we can end up with:
2156
2157 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2158 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2159
2160 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2161 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2162
2163 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2164
2165 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2166
2167 Now the above code can be written as:
2168
2169 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2170 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2171
2172 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2173 in turn, reduce typing errors).
2174
2175
2176 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2177
2178 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2179 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2180 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2181 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2182 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2183 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2184
2185 For example:
2186
2187 \c %idefine Foo mov %?,%??
2188 \c
2189 \c         foo
2190 \c         FOO
2191
2192 will expand to:
2193
2194 \c         mov foo,Foo
2195 \c         mov FOO,Foo
2196
2197 The sequence:
2198
2199 \c %idefine keyword $%?
2200
2201 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2202 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2203
2204 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2205
2206
2207 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2208
2209 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2210 example, the following sequence:
2211
2212 \c %define foo bar
2213 \c %undef  foo
2214 \c
2215 \c         mov     eax, foo
2216
2217 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2218 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2219
2220 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2221 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2222 \k{opt-u}.
2223
2224
2225 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2226
2227 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2228 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2229 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2230 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2231
2232 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2233 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2234 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2235 \c{%assign} directive is processed.
2236
2237 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2238 later, so you can do things like
2239
2240 \c %assign i i+1
2241
2242 to increment the numeric value of a macro.
2243
2244 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2245 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2246 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2247
2248 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2249 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2250 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2251 involving a register).
2252
2253
2254 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2255
2256 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2257 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2258 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2259 before definition.
2260
2261 For example:
2262
2263 \c %defstr test TEST
2264
2265 is equivalent to
2266
2267 \c %define test 'TEST'
2268
2269 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2270 \k{getenv}):
2271
2272 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2273
2274
2275 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2276
2277 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2278 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2279 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2280
2281 For example:
2282
2283 \c %deftok test 'TEST'
2284
2285 is equivalent to
2286
2287 \c %define test TEST
2288
2289
2290 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2291
2292 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2293 supports a few simple string handling macro operators from which
2294 more complex operations can be constructed.
2295
2296 All the string operators define or redefine a value (either a string
2297 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2298 value, it may change the style of quoting of the input string or
2299 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2300
2301 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2302
2303 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2304 a single-line macro.
2305
2306 For example:
2307
2308 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2309
2310 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2311 Similarly:
2312
2313 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2314
2315 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2316
2317 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2318
2319
2320 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2321
2322 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2323 For example:
2324
2325 \c %strlen charcnt 'my string'
2326
2327 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2328 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2329 was a literal string but it could also have been a single-line
2330 macro that expands to a string, as in the following example:
2331
2332 \c %define sometext 'my string'
2333 \c %strlen charcnt sometext
2334
2335 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2336 assigned the value of 9.
2337
2338
2339 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2340
2341 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2342 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2343 than the description:
2344
2345 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2346 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2347 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2348 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2349 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2350 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2351
2352 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2353 single-line macro to be created and the second is the string. The
2354 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2355 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2356 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2357 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2358 values out of range result in an empty string.  A negative length
2359 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2360 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2361
2362
2363 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2364
2365 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2366 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2367 this.
2368
2369 \c %macro  prologue 1
2370 \c
2371 \c         push    ebp
2372 \c         mov     ebp,esp
2373 \c         sub     esp,%1
2374 \c
2375 \c %endmacro
2376
2377 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2378 invoke the macro with a call such as
2379
2380 \c myfunc:   prologue 12
2381
2382 which would expand to the three lines of code
2383
2384 \c myfunc: push    ebp
2385 \c         mov     ebp,esp
2386 \c         sub     esp,12
2387
2388 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2389 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2390 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2391 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2392 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2393 \c{%3} and so on.
2394
2395 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2396 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2397
2398 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2399 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2400 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2401 things like
2402
2403 \c %macro  silly 2
2404 \c
2405 \c     %2: db      %1
2406 \c
2407 \c %endmacro
2408 \c
2409 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2410 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2411 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2412
2413
2414 \#\S{mlrmacro} \i{Recursive Multi-Line Macros}: \I\c{%irmacro}\i\c{%rmacro}
2415 \#
2416 \#A multi-line macro cannot be referenced within itself, in order to
2417 \#prevent accidental infinite recursion.
2418 \#
2419 \#Recursive multi-line macros allow for self-referencing, with the
2420 \#caveat that the user is aware of the existence, use and purpose of
2421 \#recursive multi-line macros. There is also a generous, but sane, upper
2422 \#limit to the number of recursions, in order to prevent run-away memory
2423 \#consumption in case of accidental infinite recursion.
2424 \#
2425 \#As with non-recursive multi-line macros, recursive multi-line macros are
2426 \#\i{case-sensitive}, unless you define them using the alternative
2427 \#directive \c{%irmacro}.
2428
2429 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2430
2431 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2432 defining the same macro name several times with different numbers of
2433 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2434 parameters at all. So you could define
2435
2436 \c %macro  prologue 0
2437 \c
2438 \c         push    ebp
2439 \c         mov     ebp,esp
2440 \c
2441 \c %endmacro
2442
2443 to define an alternative form of the function prologue which
2444 allocates no local stack space.
2445
2446 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2447 instruction; for example, you might want to define
2448
2449 \c %macro  push 2
2450 \c
2451 \c         push    %1
2452 \c         push    %2
2453 \c
2454 \c %endmacro
2455
2456 so that you could code
2457
2458 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2459 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2460
2461 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2462 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2463 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2464 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2465 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2466 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2467
2468
2469 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2470
2471 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2472 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2473 calling the same macro multiple times will use a different label
2474 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2475 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2476 flag is set by doing this:
2477
2478 \c %macro  retz 0
2479 \c
2480 \c         jnz     %%skip
2481 \c         ret
2482 \c     %%skip:
2483 \c
2484 \c %endmacro
2485
2486 You can call this macro as many times as you want, and every time
2487 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2488 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2489 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2490 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2491 interfering with the local label mechanism, as described in
2492 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2493 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2494 they interfere with macro-local labels.
2495
2496
2497 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2498
2499 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2500 command line into one parameter definition, possibly after
2501 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2502 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2503 you might want to be able to write
2504
2505 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2506
2507 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2508 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2509 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2510 the last defined one along with the separating commas. So if you
2511 code:
2512
2513 \c %macro  writefile 2+
2514 \c
2515 \c         jmp     %%endstr
2516 \c   %%str:        db      %2
2517 \c   %%endstr:
2518 \c         mov     dx,%%str
2519 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2520 \c         mov     bx,%1
2521 \c         mov     ah,0x40
2522 \c         int     0x21
2523 \c
2524 \c %endmacro
2525
2526 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2527 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2528 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2529 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2530 \c{db}.
2531
2532 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2533 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2534 \c{%macro} line.
2535
2536 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2537 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2538 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2539 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2540 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2541 into account when overloading macros, and will not allow you to
2542 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2543 example).
2544
2545 Of course, the above macro could have been implemented as a
2546 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2547 look like
2548
2549 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2550
2551 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2552 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2553 definition.
2554
2555 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2556
2557
2558 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2559
2560 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2561 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2562 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2563
2564 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2565 \c
2566 \c         writefile 2,%1
2567 \c         mov     ax,0x4c01
2568 \c         int     0x21
2569 \c
2570 \c %endmacro
2571
2572 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2573 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2574 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2575 called with no parameters, in which case it will use the default
2576 error message supplied in the macro definition.
2577
2578 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2579 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2580 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2581 optional ones. So if a macro definition began with the line
2582
2583 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2584
2585 then it could be called with between one and three parameters, and
2586 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2587 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2588 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2589
2590 You can provide extra information to a macro by providing
2591 too many default parameters:
2592
2593 \c %macro quux 1 something
2594
2595 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2596 more information.
2597 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2598 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2599 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2600 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2601 when the macro is defined, not when it is expanded.
2602
2603 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2604 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2605 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2606 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2607 parameters were really passed to the macro call.
2608
2609 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2610 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2611 and more useful, by changing the first line of the definition to
2612
2613 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2614
2615 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2616 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2617 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2618
2619
2620 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2621
2622 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2623 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2624 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2625 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2626 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2627 Examples are given in \k{rotate}.
2628
2629
2630 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2631
2632 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2633 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2634 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2635 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2636 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2637 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2638
2639 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2640 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2641 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2642 argument list reappear on the right, and vice versa.
2643
2644 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2645 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2646 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2647 parameters are rotated to the right.
2648
2649 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2650 restore a set of registers might work as follows:
2651
2652 \c %macro  multipush 1-*
2653 \c
2654 \c   %rep  %0
2655 \c         push    %1
2656 \c   %rotate 1
2657 \c   %endrep
2658 \c
2659 \c %endmacro
2660
2661 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2662 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2663 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2664 one place to the left, so that the original second argument is now
2665 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2666 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2667 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2668
2669 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2670 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2671 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2672
2673 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2674 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2675 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2676 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2677 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2678 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2679 order from the one in which they were pushed.
2680
2681 This can be done by the following definition:
2682
2683 \c %macro  multipop 1-*
2684 \c
2685 \c   %rep %0
2686 \c   %rotate -1
2687 \c         pop     %1
2688 \c   %endrep
2689 \c
2690 \c %endmacro
2691
2692 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2693 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2694 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2695 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2696 iterated through in reverse order.
2697
2698
2699 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2700
2701 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2702 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2703 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2704 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2705 table, you could code something like
2706
2707 \c %macro keytab_entry 2
2708 \c
2709 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2710 \c                 db      %2
2711 \c
2712 \c %endmacro
2713 \c
2714 \c keytab:
2715 \c           keytab_entry F1,128+1
2716 \c           keytab_entry F2,128+2
2717 \c           keytab_entry Return,13
2718
2719 which would expand to
2720
2721 \c keytab:
2722 \c keyposF1        equ     $-keytab
2723 \c                 db     128+1
2724 \c keyposF2        equ     $-keytab
2725 \c                 db      128+2
2726 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2727 \c                 db      13
2728
2729 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2730 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2731
2732 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2733 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2734 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2735 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2736 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2737 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2738 (literal text to be concatenated to the parameter).
2739
2740 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2741 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2742 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2743 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2744 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2745 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2746 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2747 real names of macro-local labels means that the two usages
2748 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2749 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2750
2751 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2752 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2753 purpose of concatenation.
2754
2755 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2756
2757
2758 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2759
2760 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2761 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2762 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2763 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2764 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2765 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2766 condition code.
2767
2768 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2769 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2770 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2771 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2772
2773 \c %macro  retc 1
2774 \c
2775 \c         j%-1    %%skip
2776 \c         ret
2777 \c   %%skip:
2778 \c
2779 \c %endmacro
2780
2781 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2782 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2783 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2784 \c{JPE}.
2785
2786 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2787 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2788 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2789 because no inverse condition code exists.
2790
2791
2792 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2793
2794 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2795 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2796 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2797 see which instructions in the macro expansion are generating what
2798 code; however, for some macros this clutters the listing up
2799 unnecessarily.
2800
2801 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2802 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2803 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2804 the number of parameters, like this:
2805
2806 \c %macro foo 1.nolist
2807
2808 Or like this:
2809
2810 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2811
2812 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2813
2814 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2815 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2816 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2817 that argument specification.
2818
2819 For example:
2820
2821 \c %macro foo 1-3
2822 \c         ; Do something
2823 \c %endmacro
2824 \c %unmacro foo 1-3
2825
2826 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2827
2828 \c %macro bar 1-3
2829 \c         ; Do something
2830 \c %endmacro
2831 \c %unmacro bar 1
2832
2833 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2834 specification does not match exactly.
2835
2836
2837 \#\S{exitmacro} Exiting Multi-Line Macros: \i\c{%exitmacro}
2838 \#
2839 \#Multi-line macro expansions can be arbitrarily terminated with
2840 \#the \c{%exitmacro} directive.
2841 \#
2842 \#For example:
2843 \#
2844 \#\c %macro foo 1-3
2845 \#\c         ; Do something
2846 \#\c     %if<condition>
2847 \#\c         %exitmacro
2848 \#\c     %endif
2849 \#\c         ; Do something
2850 \#\c %endmacro
2851
2852 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2853
2854 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2855 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2856 syntax of this feature looks like this:
2857
2858 \c %if<condition>
2859 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2860 \c %elif<condition2>
2861 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2862 \c %else
2863 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2864 \c %endif
2865
2866 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2867
2868 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2869 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2870
2871 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2872 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2873 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2874 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2875
2876 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2877 single-line macro existence}
2878
2879 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2880 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2881 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2882 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2883
2884 For example, when debugging a program, you might want to write code
2885 such as
2886
2887 \c           ; perform some function
2888 \c %ifdef DEBUG
2889 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2890 \c %endif
2891 \c           ; go and do something else
2892
2893 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2894 version of the program which produced debugging messages, and remove
2895 the option to generate the final release version of the program.
2896
2897 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2898 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2899 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2900 \i\c{%elifndef}.
2901
2902
2903 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2904 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2905
2906 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2907 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2908
2909 For example, you may be working with a large project and not have control
2910 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2911 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2912 does exist.
2913
2914 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2915 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2916
2917 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2918 \c
2919 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2920 \c
2921 \c %else
2922 \c
2923 \c      %macro MyMacro 1-3
2924 \c
2925 \c              ; insert code to define the macro
2926 \c
2927 \c      %endmacro
2928 \c
2929 \c %endif
2930
2931 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2932 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2933 conflict.
2934
2935 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2936 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2937 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2938
2939
2940 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2941 stack}
2942
2943 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2944 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2945 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2946 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2947 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2948
2949 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2950 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2951
2952
2953 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
2954 arbitrary numeric expressions}
2955
2956 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
2957 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
2958 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
2959 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
2960 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
2961
2962 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
2963 a critical expression (see \k{crit}).
2964
2965 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
2966 set of \i{relational operators} which are not normally available in
2967 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
2968 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
2969 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
2970 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
2971 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
2972 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
2973 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
2974 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
2975 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
2976 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
2977 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
2978 for true and 0 for false.
2979
2980 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
2981 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
2982
2983 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
2984 Identity\I{testing, exact text identity}
2985
2986 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2987 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2988 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2989 Differences in white space are not counted.
2990
2991 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2992
2993 For example, the following macro pushes a register or number on the
2994 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2995
2996 \c %macro  pushparam 1
2997 \c
2998 \c   %ifidni %1,ip
2999 \c         call    %%label
3000 \c   %%label:
3001 \c   %else
3002 \c         push    %1
3003 \c   %endif
3004 \c
3005 \c %endmacro
3006
3007 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3008 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3009 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3010 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3011
3012 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3013 Types\I{testing, token types}
3014
3015 Some macros will want to perform different tasks depending on
3016 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3017 example, a string output macro might want to be able to cope with
3018 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3019 string.
3020
3021 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3022 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3023 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3024 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3025 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3026
3027 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3028 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3029
3030 \c %macro writefile 2-3+
3031 \c
3032 \c   %ifstr %2
3033 \c         jmp     %%endstr
3034 \c     %if %0 = 3
3035 \c       %%str:    db      %2,%3
3036 \c     %else
3037 \c       %%str:    db      %2
3038 \c     %endif
3039 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3040 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3041 \c   %else
3042 \c                 mov     dx,%2
3043 \c                 mov     cx,%3
3044 \c   %endif
3045 \c                 mov     bx,%1
3046 \c                 mov     ah,0x40
3047 \c                 int     0x21
3048 \c
3049 \c %endmacro
3050
3051 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3052 the following two ways:
3053
3054 \c         writefile [file], strpointer, length
3055 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3056
3057 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3058 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3059 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3060 it itself and works out the address and length for itself.
3061
3062 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3063 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3064 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3065 which case, all but the first two would be lumped together into
3066 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3067
3068 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3069 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3070 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3071 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3072
3073 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3074
3075 Some macros will want to do different things depending on if it is
3076 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3077 versus a multi-token sequence.
3078
3079 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3080 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3081 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3082
3083 For example:
3084
3085 \c %iftoken 1
3086
3087 will assemble the subsequent code, but
3088
3089 \c %iftoken -1
3090
3091 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3092 \c{-}, and the number \c{1}.
3093
3094 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3095 variants are also provided.
3096
3097 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3098
3099 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3100 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3101 any tokens at all, whitespace excepted.
3102
3103 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3104 variants are also provided.
3105
3106 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3107
3108 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3109 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3110 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3111 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3112
3113 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3114 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3115 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3116 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3117
3118 \c %assign i 0
3119 \c %rep    64
3120 \c         inc     word [table+2*i]
3121 \c %assign i i+1
3122 \c %endrep
3123
3124 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3125 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3126 \c{[table+126]}.
3127
3128 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3129 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3130 terminate the loop, like this:
3131
3132 \c fibonacci:
3133 \c %assign i 0
3134 \c %assign j 1
3135 \c %rep 100
3136 \c %if j > 65535
3137 \c     %exitrep
3138 \c %endif
3139 \c         dw j
3140 \c %assign k j+i
3141 \c %assign i j
3142 \c %assign j k
3143 \c %endrep
3144 \c
3145 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3146
3147 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3148 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3149 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3150 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3151 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3152 be gradually used up and other applications to start crashing.
3153
3154
3155 \H{files} Source Files and Dependencies
3156
3157 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3158
3159 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3160
3161 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3162 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3163 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3164
3165 \c %include "macros.mac"
3166
3167 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3168 file containing the \c{%include} directive.
3169
3170 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3171 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3172 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3173 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3174 line using the \c{-i} option.
3175
3176 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3177 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3178 the form
3179
3180 \c %ifndef MACROS_MAC
3181 \c     %define MACROS_MAC
3182 \c     ; now define some macros
3183 \c %endif
3184
3185 then including the file more than once will not cause errors,
3186 because the second time the file is included nothing will happen
3187 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3188
3189 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3190 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3191 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3192
3193
3194 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3195
3196 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3197 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3198 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3199 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3200
3201 For example,
3202
3203 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3204
3205 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3206 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3207
3208
3209 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3210
3211 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3212 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3213 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3214
3215 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3216 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3217 \c{INCBIN} directive looks like:
3218
3219 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3220 \c %pathsearch dep %1
3221 \c %depend dep
3222 \c         incbin dep,%2
3223 \c %endmacro
3224
3225 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3226 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3227 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3228
3229
3230 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3231
3232 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3233 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3234 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3235 described in \k{macropkg}.
3236
3237 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3238 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3239 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3240 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3241
3242 \c %use altreg
3243 \c %use 'altreg'
3244
3245 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3246 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3247 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3248
3249 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3250
3251 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3252 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3253 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3254 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3255 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3256 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3257 able to nest these loops.
3258
3259 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3260 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3261 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3262 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3263 define labels that are local to a particular context on the stack.
3264
3265
3266 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3267 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3268
3269 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3270 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3271 which is the name of the context. For example:
3272
3273 \c %push    foobar
3274
3275 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3276 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3277 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3278 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3279 single macro definition.)
3280
3281 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3282 context from the context stack and destroys it, along with any
3283 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3284 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3285
3286
3287 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3288
3289 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3290 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3291 is used to define a label which is local to the context on the top
3292 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3293 above could be implemented by means of:
3294
3295 \c %macro repeat 0
3296 \c
3297 \c     %push   repeat
3298 \c     %$begin:
3299 \c
3300 \c %endmacro
3301 \c
3302 \c %macro until 1
3303 \c
3304 \c         j%-1    %$begin
3305 \c     %pop
3306 \c
3307 \c %endmacro
3308
3309 and invoked by means of, for example,
3310
3311 \c         mov     cx,string
3312 \c         repeat
3313 \c         add     cx,3
3314 \c         scasb
3315 \c         until   e
3316
3317 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3318 in \c{AL}.
3319
3320 If you need to define, or access, labels local to the context
3321 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3322 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3323
3324
3325 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3326
3327 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3328 a particular context, in just the same way:
3329
3330 \c %define %$localmac 3
3331
3332 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3333 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3334 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3335
3336
3337 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3338
3339 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3340 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3341 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3342 have the side effect of destroying all context-local labels and
3343 macros associated with the context that was just popped.
3344
3345 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3346 with a different name, without touching the associated macros and
3347 labels. So you could replace the destructive code
3348
3349 \c %pop
3350 \c %push   newname
3351
3352 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3353
3354
3355 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3356
3357 This example makes use of almost all the context-stack features,
3358 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3359 implement a block IF statement as a set of macros.
3360
3361 \c %macro if 1
3362 \c
3363 \c     %push if
3364 \c     j%-1  %$ifnot
3365 \c
3366 \c %endmacro
3367 \c
3368 \c %macro else 0
3369 \c
3370 \c   %ifctx if
3371 \c         %repl   else
3372 \c         jmp     %$ifend
3373 \c         %$ifnot:
3374 \c   %else
3375 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3376 \c   %endif
3377 \c
3378 \c %endmacro
3379 \c
3380 \c %macro endif 0
3381 \c
3382 \c   %ifctx if
3383 \c         %$ifnot:
3384 \c         %pop
3385 \c   %elifctx      else
3386 \c         %$ifend:
3387 \c         %pop
3388 \c   %else
3389 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3390 \c   %endif
3391 \c
3392 \c %endmacro
3393
3394 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3395 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3396 that the macros are issued in the right order (for example, not
3397 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3398 not.
3399
3400 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3401 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3402 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3403 to do different things depending on whether the context on top of
3404 the stack is \c{if} or \c{else}.
3405
3406 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3407 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3408 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3409 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3410 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3411
3412 A sample usage of these macros might look like:
3413
3414 \c         cmp     ax,bx
3415 \c
3416 \c         if ae
3417 \c                cmp     bx,cx
3418 \c
3419 \c                if ae
3420 \c                        mov     ax,cx
3421 \c                else
3422 \c                        mov     ax,bx
3423 \c                endif
3424 \c
3425 \c         else
3426 \c                cmp     ax,cx
3427 \c
3428 \c                if ae
3429 \c                        mov     ax,cx
3430 \c                endif
3431 \c
3432 \c         endif
3433
3434 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3435 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3436 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3437 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3438
3439
3440 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3441
3442 The following preprocessor directives provide a way to use
3443 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3444
3445 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3446
3447 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3448
3449 \b\c{%local}  (see \k{local})
3450
3451
3452 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3453
3454 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3455 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3456 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3457
3458 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3459 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3460 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3461 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3462
3463 \c some_function:
3464 \c
3465 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3466 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3467 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3468 \c
3469 \c         mov     ax,[i]
3470 \c         mov     bx,[j_ptr]
3471 \c         add     ax,[bx]
3472 \c         ret
3473 \c
3474 \c     %pop                       ; restore original context
3475
3476 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3477 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3478 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3479 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3480
3481
3482 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3483
3484 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3485 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3486 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3487 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3488 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3489
3490 \c %stacksize flat
3491
3492 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3493 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3494 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3495
3496 \c %stacksize flat64
3497
3498 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3499 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3500 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3501
3502 \c %stacksize large
3503
3504 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3505 assumes that a far form of call was used to get to this address
3506 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3507
3508 \c %stacksize small
3509
3510 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3511 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3512 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3513 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3514 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3515 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3516 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3517 (see \k{local}).
3518
3519
3520 \S{local} \i\c{%local} Directive
3521
3522 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3523 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3524 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3525 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3526 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3527 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3528 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3529 instruction.
3530 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3531 An example of its use is the following:
3532
3533 \c silly_swap:
3534 \c
3535 \c     %push mycontext             ; save the current context
3536 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3537 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3538 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3539 \c
3540 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3541 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3542 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3543 \c         mov     ax,bx
3544 \c         mov     dx,cx
3545 \c         mov     bx,[old_ax]
3546 \c         mov     cx,[old_dx]
3547 \c         leave                   ; restore old bp
3548 \c         ret                     ;
3549 \c
3550 \c     %pop                        ; restore original context
3551
3552 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3553 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3554 current context before the \c{%local} directive may be used.
3555 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3556 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3557 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3558 as shown in the example.
3559
3560
3561 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3562
3563 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3564 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3565 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3566 right macros by means of code like this:
3567
3568 \c %ifdef F1
3569 \c     ; do some setup
3570 \c %elifdef F2
3571 \c     ; do some different setup
3572 \c %else
3573 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3574 \c %endif
3575
3576 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3577 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3578 having to wait until the program crashes on being run and then not
3579 knowing what went wrong.
3580
3581 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3582
3583 \c %ifdef F1
3584 \c     ; do some setup
3585 \c %elifdef F2
3586 \c     ; do some different setup
3587 \c %else
3588 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3589 \c     %define F1
3590 \c %endif
3591
3592 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3593 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3594 depend on symbol values.
3595
3596 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3597 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3598 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3599 messages.
3600
3601 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3602 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3603 are expanded in it, which can be used to display more information to
3604 the user.  For example:
3605
3606 \c %if foo > 64
3607 \c     %assign foo_over foo-64
3608 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3609 \c %endif
3610
3611
3612 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3613
3614 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3615 information from external sources. Currently they include:
3616
3617 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3618 preprocessor (see \k{line}).
3619
3620 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3621 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3622
3623 \S{line} \i\c{%line} Directive
3624
3625 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3626 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3627 this other file would be an original source file, with the current
3628 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3629 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3630 number of the original source file, instead of the file that is being
3631 read by NASM.
3632
3633 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3634 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3635 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3636
3637 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3638
3639 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3640 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3641 which specifies a line increment value; each line of the input file
3642 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3643 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3644 specifies the file name of the original source file.
3645
3646 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3647 all file name and line numbers relative to the values specified
3648 therein.
3649
3650
3651 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3652
3653 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3654 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3655 to store the contents of an environment variable into a string, which
3656 could be used at some other point in your code.
3657
3658 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3659 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3660 could do that as follows:
3661
3662 \c %defstr FOO    %!FOO
3663
3664 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3665
3666
3667 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3668
3669 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3670 when it starts to process any source file. If you really need a
3671 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3672 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3673 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3674
3675 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3676 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3677 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3678 described here.
3679
3680
3681 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3682
3683 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3684 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3685 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3686 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3687 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3688 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3689 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3690
3691 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3692 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3693
3694
3695 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3696
3697 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3698 representing the full version number of the version of nasm being used.
3699 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3700 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3701 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3702 would be equivalent to:
3703
3704 \c         dd      0x00622001
3705
3706 or
3707
3708 \c         db      1,32,98,0
3709
3710 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3711 line is used just to give an indication of the order that the separate
3712 values will be present in memory.
3713
3714
3715 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3716
3717 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3718 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3719
3720 \c         db      __NASM_VER__
3721
3722 would expand to
3723
3724 \c         db      "0.98.32"
3725
3726
3727 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3728
3729 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3730 name and line number containing the current instruction. The macro
3731 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3732 current input file (which may change through the course of assembly
3733 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3734 numeric constant giving the current line number in the input file.
3735
3736 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3737 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3738 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3739 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3740 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3741 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3742 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3743 here'. You could then write a macro
3744
3745 \c %macro  notdeadyet 0
3746 \c
3747 \c         push    eax
3748 \c         mov     eax,__LINE__
3749 \c         call    stillhere
3750 \c         pop     eax
3751 \c
3752 \c %endmacro
3753
3754 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3755 find the crash point.
3756
3757
3758 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3759
3760 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3761 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3762 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3763 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3764 mode-dependent macros.
3765
3766 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3767
3768 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3769 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3770 list.
3771
3772 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3773 \c  %define NEWLINE 13, 10
3774 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3775 \c  %define NEWLINE 10
3776 \c %endif
3777
3778
3779 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3780
3781 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3782 assembly session.
3783
3784 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3785 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3786 respectively.)
3787
3788 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3789 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3790 \c{HHMMSS} respectively.
3791
3792 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3793 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3794 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3795 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3796
3797 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3798 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3799 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3800 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3801 undefined.
3802
3803 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3804 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3805 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3806 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3807 local time as if it was UTC.
3808
3809 All instances of time and date macros in the same assembly session
3810 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3811 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3812 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3813 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3814 clock:
3815
3816 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3817 \c       __TIME__             "00:00:42"
3818 \c       __DATE_NUM__         20100101
3819 \c       __TIME_NUM__         000042
3820 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3821 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3822 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3823 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3824 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3825
3826
3827 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3828 Include Test
3829
3830 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3831 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3832 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3833 testing if a particular package is invoked or not.
3834
3835 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3836 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3837
3838
3839 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3840
3841 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3842 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3843 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3844 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3845
3846 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3847 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3848 change in future versions of NASM.}
3849
3850
3851 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3852
3853 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3854 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3855 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3856 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3857
3858 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3859 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3860 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3861 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3862 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
3863 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
3864 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
3865 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
3866 the definition.
3867
3868 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3869 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3870
3871 \c struc   mytype
3872 \c
3873 \c   mt_long:      resd    1
3874 \c   mt_word:      resw    1
3875 \c   mt_byte:      resb    1
3876 \c   mt_str:       resb    32
3877 \c
3878 \c endstruc
3879
3880 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3881 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3882 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3883 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3884
3885 The reason why the structure type name is defined at zero by default
3886 is a side effect of allowing structures to work with the local label
3887 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3888 more than one structure, you can define the above structure like this:
3889
3890 \c struc mytype
3891 \c
3892 \c   .long:        resd    1
3893 \c   .word:        resw    1
3894 \c   .byte:        resb    1
3895 \c   .str:         resb    32
3896 \c
3897 \c endstruc
3898
3899 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3900 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3901
3902 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3903 support any form of period notation to refer to the elements of a
3904 structure once you have one (except the above local-label notation),
3905 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3906 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3907 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3908 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3909
3910 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
3911 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
3912
3913 \c push ebp
3914 \c mov ebp, esp
3915 \c sub esp, 40
3916
3917 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
3918
3919 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
3920
3921 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
3922 a base offset:
3923
3924 \c struc mytype, -40
3925
3926 And access an element this way:
3927
3928 \c mov [ebp + mytype.word], ax
3929
3930
3931 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3932 \i{Instances of Structures}
3933
3934 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3935 to do is to declare instances of that structure in your data
3936 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3937 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3938 you code something like this:
3939
3940 \c mystruc:
3941 \c     istruc mytype
3942 \c
3943 \c         at mt_long, dd      123456
3944 \c         at mt_word, dw      1024
3945 \c         at mt_byte, db      'x'
3946 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3947 \c
3948 \c     iend
3949
3950 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3951 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3952 specified structure field, and then to declare the specified data.
3953 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
3954 they were specified in the structure definition.
3955
3956 If the data to go in a structure field requires more than one source
3957 line to specify, the remaining source lines can easily come after
3958 the \c{AT} line. For example:
3959
3960 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
3961 \c                     db      190,100,0
3962
3963 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
3964 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
3965 line:
3966
3967 \c         at mt_str
3968 \c                 db      'hello, world'
3969 \c                 db      13,10,0
3970
3971
3972 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
3973
3974 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
3975 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
3976 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
3977 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
3978
3979 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
3980 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
3981 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
3982 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
3983 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
3984
3985 Both macros require their first argument to be a power of two; they
3986 both compute the number of additional bytes required to bring the
3987 length of the current section up to a multiple of that power of two,
3988 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
3989 perform the alignment.
3990
3991 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
3992 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
3993 second argument is specified, the two macros are equivalent.
3994 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
3995 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
3996 except for special purposes.
3997
3998 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
3999 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4000 power of two, or if their second argument generates more than one
4001 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4002 thing.
4003
4004 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4005 be used within structure definitions:
4006
4007 \c struc mytype2
4008 \c
4009 \c   mt_byte:
4010 \c         resb 1
4011 \c         alignb 2
4012 \c   mt_word:
4013 \c         resw 1
4014 \c         alignb 4
4015 \c   mt_long:
4016 \c         resd 1
4017 \c   mt_str:
4018 \c         resb 32
4019 \c
4020 \c endstruc
4021
4022 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4023 relative to the base of the structure.
4024
4025 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4026 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4027 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4028 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4029 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4030 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4031 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4032
4033 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4034
4035
4036 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4037
4038 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4039 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4040 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4041 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4042
4043 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4044 quoted or not.
4045
4046
4047 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4048
4049 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4050 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4051 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4052 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4053 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4054 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4055
4056 Example use:
4057
4058 \c %use altreg
4059 \c
4060 \c proc:
4061 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4062 \c       ret
4063
4064 See also \k{reg64}.
4065
4066
4067 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4068
4069 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4070 macro which is more powerful than the default (and
4071 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4072 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4073 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4074 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4075 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4076 sequence.
4077
4078 The specific instructions generated can be controlled with the
4079 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4080 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4081 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1.
4082 The following modes are possible:
4083
4084 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4085 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4086 default.
4087
4088 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4089 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4090 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4091
4092 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4093 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4094 threshold is 16.
4095
4096 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4097 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4098 threshold is 16.
4099
4100 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4101 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4102 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4103 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4104
4105 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4106 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4107 are used internally by this macro package.
4108
4109
4110 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4111
4112 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4113 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4114 directives. These are described in this chapter.
4115
4116 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4117 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4118 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4119 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4120 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4121 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4122
4123 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4124 directives are not.
4125
4126 In addition to the universal directives described in this chapter,
4127 each object file format can optionally supply extra directives in
4128 order to control particular features of that file format. These
4129 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4130 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4131
4132
4133 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4134
4135 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4136 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4137 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4138 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4139
4140 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4141 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4142 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4143 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4144 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4145 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4146 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4147 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4148
4149 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4150 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4151 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4152 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4153 device drivers and boot loader software.
4154
4155 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4156 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4157 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4158 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4159
4160 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4161 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4162 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4163 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4164 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4165 need an 0x67.
4166
4167 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4168 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4169 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4170
4171 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4172 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4173 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4174 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4175 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4176 necessary.
4177
4178 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4179 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4180 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4181 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4182 REX prefix is used.
4183
4184 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4185 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4186 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4187
4188 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4189
4190 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4191
4192 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4193 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4194
4195
4196 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4197
4198 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4199 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4200 specify most features directly.  However, this is occationally
4201 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4202 to use.
4203
4204 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
4205 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
4206 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4207 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4208 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4209 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4210
4211 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4212 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4213 other special functions in 64-bit mode, and generating
4214 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4215
4216 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4217
4218 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4219 Sections}
4220
4221 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4222 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4223 which section of the output file the code you write will be
4224 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4225 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4226 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4227 define a new section, if you try to switch to a section that does
4228 not (yet) exist.
4229
4230 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4231 \k{multisec}, all support
4232 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4233 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4234 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4235 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4236 name that has one.
4237
4238
4239 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4240
4241 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4242 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4243 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4244 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4245 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4246 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4247 it. So the user-level directive
4248
4249 \c         SECTION .text
4250
4251 expands to the two lines
4252
4253 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4254 \c         [SECTION .text]
4255
4256 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4257 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4258 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4259
4260 \c %macro  writefile 2+
4261 \c
4262 \c         [section .data]
4263 \c
4264 \c   %%str:        db      %2
4265 \c   %%endstr:
4266 \c
4267 \c         __SECT__
4268 \c
4269 \c         mov     dx,%%str
4270 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4271 \c         mov     bx,%1
4272 \c         mov     ah,0x40
4273 \c         int     0x21
4274 \c
4275 \c %endmacro
4276
4277 This form of the macro, once passed a string to output, first
4278 switches temporarily to the data section of the file, using the
4279 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4280 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4281 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4282 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4283 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4284 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4285 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4286 code in any of several separate code sections.
4287
4288
4289 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4290
4291 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4292 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4293 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4294 given absolute address. The only instructions you can use in this
4295 mode are the \c{RESB} family.
4296
4297 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4298
4299 \c absolute 0x1A
4300 \c
4301 \c     kbuf_chr    resw    1
4302 \c     kbuf_free   resw    1
4303 \c     kbuf        resw    16
4304
4305 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4306 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4307 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4308
4309 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4310 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4311
4312 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4313 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4314
4315 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4316 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4317 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4318 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4319
4320 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4321 \c
4322 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4323 \c
4324 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4325 \c setup:
4326 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4327 \c
4328 \c absolute setup
4329 \c
4330 \c runtimevar1     resw    1
4331 \c runtimevar2     resd    20
4332 \c
4333 \c tsr_end:
4334
4335 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4336 after the setup has finished running, the space it took up can be
4337 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4338 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4339 needs to be made resident.
4340
4341
4342 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4343
4344 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4345 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4346 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4347 defined in some other module and needs to be referred to by this
4348 one. Not every object-file format can support external variables:
4349 the \c{bin} format cannot.
4350
4351 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4352 argument is the name of a symbol:
4353
4354 \c extern  _printf
4355 \c extern  _sscanf,_fscanf
4356
4357 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4358 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4359 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4360 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4361 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4362 by means of the directive
4363
4364 \c extern  _variable:wrt dgroup
4365
4366 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4367 only in that it can take only one argument at a time: the support
4368 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4369
4370 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4371 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4372 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4373
4374
4375 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4376
4377 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4378 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4379 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4380 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4381 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4382
4383 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4384 the definition of the symbol.
4385
4386 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4387 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4388 \c{GLOBAL} directive. For example:
4389
4390 \c global _main
4391 \c _main:
4392 \c         ; some code
4393
4394 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4395 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4396 example, lets you specify whether global data items are functions or
4397 data:
4398
4399 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4400
4401 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4402 user-level form only in that it can take only one argument at a
4403 time.
4404
4405
4406 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4407
4408 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4409 A common variable is much like a global variable declared in the
4410 uninitialized data section, so that
4411
4412 \c common  intvar  4
4413
4414 is similar in function to
4415
4416 \c global  intvar
4417 \c section .bss
4418 \c
4419 \c intvar  resd    1
4420
4421 The difference is that if more than one module defines the same
4422 common variable, then at link time those variables will be
4423 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4424 at the same piece of memory.
4425
4426 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4427 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4428 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4429 specify the alignment requirements of a common variable:
4430
4431 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4432 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4433
4434 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4435 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4436 only one argument at a time.
4437
4438
4439 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4440
4441 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4442 are available on the specified CPU.
4443
4444 Options are:
4445
4446 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4447
4448 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4449
4450 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4451
4452 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4453
4454 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4455
4456 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4457
4458 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4459
4460 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4461
4462 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4463
4464 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4465
4466 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4467
4468 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4469
4470 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4471
4472 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4473
4474 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4475
4476 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4477
4478 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4479
4480 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4481 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4482 instructions are available.
4483
4484
4485 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4486
4487 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4488 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4489 this behaviour:
4490
4491 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4492
4493 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4494
4495 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4496
4497 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4498
4499 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4500
4501 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4502
4503 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4504
4505 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4506 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4507 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4508
4509 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4510 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4511
4512
4513 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4514
4515 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4516 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4517 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4518 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4519 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4520 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4521
4522 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4523 output file based on the input file name and the chosen output
4524 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4525 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4526 name, and substituting an extension defined by the output format.
4527 The extensions are given with each format below.
4528
4529
4530 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4531
4532 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4533 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4534 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4535 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4536 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4537 development.
4538
4539 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4540 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4541
4542 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4543 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4544 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4545 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4546
4547 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4548 leaves your file name as it is once the original extension has been
4549 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4550 into a binary file called \c{binprog}.
4551
4552
4553 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4554
4555 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4556 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4557 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4558 the program begins at when it is loaded into memory.
4559
4560 For example, the following code will generate the longword
4561 \c{0x00000104}:
4562
4563 \c         org     0x100
4564 \c         dd      label
4565 \c label:
4566
4567 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4568 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4569 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4570 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4571 offset which is added to all internal address references within the
4572 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4573 does. See \k{proborg} for further comments.
4574
4575
4576 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4577 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4578
4579 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4580 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4581 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4582 end of the section-definition line. For example,
4583
4584 \c section .data   align=16
4585
4586 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4587 aligned on a 16-byte boundary.
4588
4589 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4590 section start address must be forced to zero. The alignment value
4591 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4592 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4593
4594
4595 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4596
4597 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4598 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4599
4600 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4601 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4602 of course).
4603
4604 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4605 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4606 \i\c{start=}.
4607
4608 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4609 for the calculation of all memory references within that section
4610 with \i\c{vstart=}.
4611
4612 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4613 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4614 start address.
4615
4616 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4617 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4618 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4619
4620 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4621 is directed by default into the \c{.text} section.
4622
4623 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4624 by default.
4625
4626 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4627 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4628 has been specified.
4629
4630 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4631 alignment has been specified.
4632
4633 \b Sections may not overlap.
4634
4635 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4636 which may be used in your code.
4637
4638 \S{map}\i{Map Files}
4639
4640 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4641 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4642 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4643 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4644 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4645 brackets must be used.
4646
4647
4648 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4649
4650 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4651 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4652 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4653 similar utilities.
4654
4655 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4656 the \c{ith} file format.
4657
4658 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4659
4660
4661 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4662
4663 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4664 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4665 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4666 similar utilities.
4667
4668 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4669 the \c{srec} file format.
4670
4671 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4672
4673
4674 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4675
4676 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4677 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4678 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4679 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4680
4681 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4682
4683 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4684 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4685 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4686 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4687 file format.
4688
4689 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4690 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4691 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4692
4693 If your source file contains code before specifying an explicit
4694 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4695 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4696
4697 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4698 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4699 address of the segment. So, for example:
4700
4701 \c segment data
4702 \c
4703 \c dvar:   dw      1234
4704 \c
4705 \c segment code
4706 \c
4707 \c function:
4708 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4709 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4710 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4711 \c         ret
4712
4713 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4714 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4715 like
4716
4717 \c extern  foo
4718 \c
4719 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4720 \c       mov   ds,ax
4721 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4722 \c       mov   es,ax
4723 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4724 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4725
4726
4727 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4728 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4729
4730 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4731 directive to allow you to specify various properties of the segment
4732 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4733 end of the segment-definition line. For example,
4734
4735 \c segment code private align=16
4736
4737 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4738 segment, and requires that the portion of it described in this code
4739 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4740
4741 The available qualifiers are:
4742
4743 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4744 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4745 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4746 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4747 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4748 than stuck end-to-end.
4749
4750 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4751 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4752 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4753 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4754 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4755 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4756 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4757 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4758 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4759
4760 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4761 indicates to the linker that segments of the same class should be
4762 placed near each other in the output file. The class name can be any
4763 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4764
4765 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4766 as an argument, and provides overlay information to an
4767 overlay-capable linker.
4768
4769 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4770 the effect of recording the choice in the object file and also
4771 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4772 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4773
4774 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4775 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4776 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4777 defines the group if it is not already defined.
4778
4779 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4780 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4781 are currently known to make sensible use of this feature;
4782 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4783 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4784 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4785
4786 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4787 class, no overlay, and \c{USE16}.
4788
4789
4790 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4791
4792 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4793 single segment register can be used to refer to all the segments in
4794 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4795 you can code
4796
4797 \c segment data
4798 \c
4799 \c         ; some data
4800 \c
4801 \c segment bss
4802 \c
4803 \c         ; some uninitialized data
4804 \c
4805 \c group dgroup data bss
4806
4807 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4808 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4809 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4810 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4811 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4812 segment register.
4813
4814 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4815 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4816 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4817 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4818 base rather than the segment base.
4819
4820 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4821 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4822 segment which is part of more than one group will default to being
4823 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4824
4825 A group does not have to contain any segments; you can still make
4826 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4827 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4828 \c{FLAT} with no segments in it.
4829
4830
4831 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4832
4833 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4834 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4835 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4836 segment, group and symbol names that are written to the object file
4837 to be forced to upper case just before being written. Within a
4838 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4839 be written entirely in upper case if desired.
4840
4841 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4842
4843
4844 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4845 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4846
4847 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4848 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4849 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4850 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4851
4852 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4853 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4854 wish to import and the name of the library you wish to import it
4855 from. For example:
4856
4857 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4858
4859 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4860 known in the library you are importing it from, in case this is not
4861 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4862 once you have imported it. For example:
4863
4864 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4865
4866
4867 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4868 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4869
4870 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4871 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4872 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4873 using the \c{EXPORT} directive.
4874
4875 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4876 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4877 optional second parameter (separated by white space from the first)
4878 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4879 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4880 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4881 off.
4882
4883 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4884 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4885 space. If further parameters are given, the external name must also
4886 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4887 available attributes are:
4888
4889 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4890 resident by the system loader. This is an optimisation for
4891 frequently used symbols imported by name.
4892
4893 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4894 does not make use of any initialized data.
4895
4896 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4897 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4898 between 32-bit and 16-bit segments.
4899
4900 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4901 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4902 the desired number.
4903
4904 For example:
4905
4906 \c     export  myfunc
4907 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4908 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4909 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4910
4911
4912 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4913 Point}
4914
4915 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4916 define the program entry point, where execution will begin when the
4917 program is run. If the object file that defines the entry point is
4918 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4919 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4920 begin.
4921
4922
4923 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4924 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4925
4926 If you declare an external symbol with the directive
4927
4928 \c     extern  foo
4929
4930 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4931 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4932 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4933 \c{foo} you will usually need to do something like
4934
4935 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4936 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4937 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4938
4939 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4940 is going to be accessible from a given segment or group, say
4941 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4942 simply code
4943
4944 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4945
4946 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4947 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4948 alternative form
4949
4950 \c     extern  foo:wrt dgroup
4951
4952 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4953 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
4954 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
4955 \c{foo wrt dgroup}.
4956
4957 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
4958 to make externals appear to be relative to any group or segment in
4959 your program. It can also be applied to common variables: see
4960 \k{objcommon}.
4961
4962
4963 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
4964 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
4965
4966 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
4967 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
4968 specify which your variables should be by the use of the syntax
4969
4970 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
4971 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
4972
4973 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
4974 OMF specification says that they are declared as a number of
4975 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
4976 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
4977 five-byte elements or one ten-byte element.
4978
4979 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
4980 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
4981 the variable size, to match when resolving common variables declared
4982 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
4983 the element size on your far common variables. This is done by the
4984 following syntax:
4985
4986 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
4987 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
4988
4989 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
4990 keyword is not required when an element size is specified, since
4991 only far commons may have element sizes at all. So the above
4992 declarations could equivalently be
4993
4994 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
4995 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
4996
4997 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
4998 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
4999 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5000
5001 \c common  foo     10:wrt dgroup
5002 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5003 \c common  baz     24:wrt data:6
5004
5005
5006 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5007
5008 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5009 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5010 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5011 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5012
5013 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5014
5015 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5016 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5017 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5018 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5019 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5020 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5021 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5022 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5023
5024
5025 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5026 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5027
5028 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5029 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5030 and properties of sections you declare. Section types and properties
5031 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5032 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5033 these qualifiers.
5034
5035 The available qualifiers are:
5036
5037 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5038 code section. This marks the section as readable and executable, but
5039 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5040 section is code.
5041
5042 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5043 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5044 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5045 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5046
5047 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5048 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5049 constants in it.
5050
5051 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5052 which is not included in the executable file by the linker, but may
5053 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5054 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5055 linker to interpret the contents of the section as command-line
5056 options.
5057
5058 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5059 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5060 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5061 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5062 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5063 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5064 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5065 for data (and BSS) sections.
5066 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5067 alignment), though the value does not matter.
5068
5069 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5070 qualifiers are:
5071
5072 \c section .text    code  align=16
5073 \c section .data    data  align=4
5074 \c section .rdata   rdata align=8
5075 \c section .bss     bss   align=4
5076
5077 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5078
5079 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5080
5081 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5082 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5083 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5084 designated read-only table and have alleged entry point verified
5085 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5086 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5087 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5088 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5089 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5090 will not be performed for application in question. Table omission is by
5091 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5092 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5093 \c{/safeseh} command line option.
5094
5095 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5096 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5097 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5098
5099 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5100
5101 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5102
5103 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5104 line to source code:
5105
5106 \c $@feat.00 equ 1
5107
5108 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5109 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5110 developer would choose to assign another value in source file, it would
5111 still be perfectly possible.
5112
5113 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5114 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5115 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5116 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5117 table." Its typical use would be:
5118
5119 \c section .text
5120 \c extern  _MessageBoxA@16
5121 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5122 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5123 \c %endif
5124 \c handler:
5125 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5126 \c         push    DWORD caption
5127 \c         push    DWORD text
5128 \c         push    DWORD 0
5129 \c         call    _MessageBoxA@16
5130 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5131 \c                         ; for exception handler
5132 \c         ret
5133 \c global  _main
5134 \c _main:
5135 \c         push    DWORD handler
5136 \c         push    DWORD [fs:0]
5137 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5138 \c         xor     eax,eax
5139 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5140 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5141 \c         add     esp,4
5142 \c         ret
5143 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5144 \c caption:db      'SEGV',0
5145 \c
5146 \c section .drectve info
5147 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5148
5149 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5150 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5151 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5152 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5153 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5154 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5155 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5156 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5157 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5158 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5159 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5160 no notification is provided and user is left with no clue on what
5161 caused application failure.
5162
5163 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5164 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5165 data for "safe exception handler table" causes no backward
5166 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5167 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5168
5169
5170 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5171
5172 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5173 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5174 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5175 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5176 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5177
5178 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5179
5180 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5181 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5182 references. Consider a switch dispatch table:
5183
5184 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
5185 \c         ...
5186 \c dsptch: dq      case0
5187 \c         dq      case1
5188 \c         ...
5189
5190 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5191 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5192 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
5193 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
5194 following:
5195
5196 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5197 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
5198
5199 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5200 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5201 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5202 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5203 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5204 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5205 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5206 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5207 But no worry, it's trivial to fix:
5208
5209 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5210 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
5211 \c         jmp     rbx
5212 \c         ...
5213 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5214 \c         dq      case1-dsptch
5215 \c         ...
5216
5217 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5218 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5219 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5220 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5221 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5222 these image-relative references:
5223
5224 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5225 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
5226 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5227 \c         add     rbx,rax
5228 \c         jmp     rbx
5229 \c         ...
5230 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5231 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5232
5233 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5234 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5235 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5236 become apparent in next paragraph.
5237
5238 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5239 operand only:
5240
5241 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5242 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5243 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5244 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5245
5246 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5247
5248 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5249 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5250 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5251 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5252 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5253 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5254 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5255 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5256 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5257 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5258 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5259 top of the stack.
5260
5261 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5262 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5263 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5264 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5265 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5266 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5267 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5268 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5269 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5270 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5271 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5272 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5273 copying caller's return address to the top of stack and this would
5274 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5275 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5276 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5277 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5278 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5279 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5280 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5281 no, no trace of failure is left.
5282
5283 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5284 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5285 is checked for presence of reference to custom language-specific
5286 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5287 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5288 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5289 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5290 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5291 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5292 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5293 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5294 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5295 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5296 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5297 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5298 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5299 terminating the application.
5300
5301 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5302 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5303 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5304 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5305 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5306 leaf function:
5307
5308 \c default rel
5309 \c section .text
5310 \c extern  MessageBoxA
5311 \c handler:
5312 \c         sub     rsp,40
5313 \c         mov     rcx,0
5314 \c         lea     rdx,[text]
5315 \c         lea     r8,[caption]
5316 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5317 \c         call    MessageBoxA
5318 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5319 \c                         ; for exception handler
5320 \c         add     rsp,40
5321 \c         ret
5322 \c global  main
5323 \c main:
5324 \c         xor     rax,rax
5325 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5326 \c         ret
5327 \c main_end:
5328 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5329 \c caption:db      'SEGV',0
5330 \c
5331 \c section .pdata  rdata align=4
5332 \c         dd      main wrt ..imagebase
5333 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5334 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5335 \c section .xdata  rdata align=8
5336 \c xmain:  db      9,0,0,0
5337 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5338 \c section .drectve info
5339 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5340
5341 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5342 start and end addresses of function" along with reference to associated
5343 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5344 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5345 designated exception handler. References are \e{required} to be
5346 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5347 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5348 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5349 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5350 references, not only above listed required ones, placed into these two
5351 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5352 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5353 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5354 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5355
5356 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5357 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5358 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5359 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5360 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5361 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5362 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5363 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5364 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5365 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5366 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5367 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5368 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5369 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5370 unwinding procedure. Consider following example:
5371
5372 \c function:
5373 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5374 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5375 \c         push    rbx
5376 \c         push    rbp
5377 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5378 \c         sub     r11,rcx
5379 \c         and     r11,-64
5380 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5381 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5382 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5383 \c magic_point:
5384 \c         ...
5385 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5386 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5387 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5388 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5389 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5390 \c         ret
5391
5392 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5393 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5394 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5395 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5396 custom language-specific exception handler would look like this:
5397
5398 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5399 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5400 \c {   ULONG64 *rsp;
5401 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5402 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5403 \c     else
5404 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5405 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5406 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5407 \c         context->R15 = rsp[-1];
5408 \c     }
5409 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5410 \c
5411 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5412 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5413 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5414 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5415 \c     return ExceptionContinueSearch;
5416 \c }
5417
5418 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5419 structure does not have to contain any information about stack frame
5420 and its layout.
5421
5422 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5423
5424 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5425 linking with the \i{DJGPP} linker.
5426
5427 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5428
5429 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5430 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5431 the \c{info} section type are not supported.
5432
5433 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5434
5435 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces \c{Mach-O}
5436 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5437 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5438
5439 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5440
5441 \H{elffmt} \i\c{elf32} and \i\c{elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5442 Format} Object Files
5443
5444 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},
5445 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
5446 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5447 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5448
5449 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5450
5451 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5452 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5453  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5454  most systems which support ELF.
5455
5456 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5457 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5458
5459 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5460 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5461 and properties of sections you declare. Section types and properties
5462 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5463 names}, but may still be
5464 overridden by these qualifiers.
5465
5466 The available qualifiers are:
5467
5468 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5469 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5470 which is not, such as an informational or comment section.
5471
5472 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5473 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5474 which should not.
5475
5476 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5477 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5478 not.
5479
5480 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5481 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5482 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5483 contents given, such as a BSS section.
5484
5485 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5486 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5487 requirements of the section.
5488
5489 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5490 thread local variables.
5491
5492 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5493 qualifiers are:
5494
5495 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5496 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5497
5498 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5499 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5500 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5501 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5502 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5503 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5504 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5505 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5506 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5507 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5508 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5509
5510 (Any section name other than those in the above table
5511  is treated by default like \c{other} in the above table.
5512  Please note that section names are case sensitive.)
5513
5514
5515 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5516 Symbols and \i\c{WRT}
5517
5518 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5519 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5520 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5521 be able to generate a variety of ELF specific relocation types in ELF
5522 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5523
5524 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5525 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5526 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5527 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5528 types.
5529
5530 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5531 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5532 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5533 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5534
5535 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5536 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5537 beginning of the current section to the global offset table.
5538 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5539 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5540 result to get the real address of the GOT.
5541
5542 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5543 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5544 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5545 would give the real address of the location you wanted.
5546
5547 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5548 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5549 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5550 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5551 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5552 address of the symbol.
5553
5554 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5555 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5556 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5557 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5558 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5559 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5560 entries absolutely.
5561
5562 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5563 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5564 relative to the start of the section and then adding on the offset
5565 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5566 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5567 peculiarity of the dynamic linker.
5568
5569 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5570 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5571
5572 \S{elftls} \i{Thread Local Storage}\I{TLS}: \c{elf} Special
5573 Symbols and \i\c{WRT}
5574
5575 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5576 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5577 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5578 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5579 of the symbol with code such as:
5580
5581 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5582 \c        mov  [gs:eax],ebx
5583
5584
5585 \b In ELF64 mode, referring to an external or global symbol using
5586 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5587 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5588 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5589 of the symbol with code such as:
5590
5591 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5592 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5593
5594
5595 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5596 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5597
5598 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5599 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5600 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5601 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5602 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5603 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5604 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5605 to specify these features.
5606
5607 You can specify whether a global variable is a function or a data
5608 object by suffixing the name with a colon and the word
5609 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5610 \c{data}.) For example:
5611
5612 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5613
5614 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5615 \c{hashtable} as a data object.
5616
5617 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5618 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5619 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5620 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5621
5622 \c global   hashlookup:function hidden
5623
5624 You can also specify the size of the data associated with the
5625 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5626 forward references) after the type specifier. Like this:
5627
5628 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5629 \c
5630 \c hashtable:
5631 \c         db this,that,theother  ; some data here
5632 \c .end:
5633
5634 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5635 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5636
5637 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5638 writing shared library code. For more information, see
5639 \k{picglobal}.
5640
5641
5642 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5643 \I{COMMON, elf extensions to}
5644
5645 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5646 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5647 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5648 power of two) after the name and size of the common variable,
5649 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5650 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5651
5652 \c common  dwordarray 128:4
5653
5654 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5655 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5656
5657
5658 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5659 \I{ELF, 16-bit code and}
5660
5661 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5662 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5663 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5664 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5665 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5666 these relocations is generated.
5667
5668 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5669 \I{ELF, Debug formats and}
5670
5671 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5672 Line number information is generated for all executable sections, but please
5673 note that only the ".text" section is executable by default.
5674
5675 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5676
5677 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5678 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5679 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5680 the magic number in the first four bytes of the file is
5681 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5682 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5683 implementation does not.
5684
5685 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5686
5687 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5688 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5689 extensions to any standard directives. It supports only the three
5690 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5691
5692
5693 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5694 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5695
5696 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5697 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5698 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5699 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5700 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5701 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5702 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5703
5704 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5705
5706 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5707 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5708 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5709 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5710 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5711
5712 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5713 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5714 this.
5715
5716
5717 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5718
5719 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5720 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5721 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5722 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5723 itself \c{a.out}.
5724
5725 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5726 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5727
5728 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5729 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
5730 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
5731 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
5732 only special symbol supported is \c{..start}.
5733
5734
5735 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5736 Format}
5737
5738 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5739 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5740 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5741 format the internal structure of the assembler.
5742
5743 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5744 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5745 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5746 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5747
5748 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5749 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5750 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5751 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5752 execute an RDF executable under Linux.
5753
5754 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5755 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5756
5757
5758 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5759
5760 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5761 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5762 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5763 which is the name of the module:
5764
5765 \c     library  mylib.rdl
5766
5767
5768 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5769
5770 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5771 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5772 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5773 of current module:
5774
5775 \c     module  mymodname
5776
5777 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5778 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5779 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5780
5781 \c     module  $kernel.core
5782
5783
5784 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5785 rdf extensions to}
5786
5787 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5788 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5789 telling the linker do not strip it from target executable or library
5790 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5791 is a procedure (function) or data object.
5792
5793 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5794 symbol exported:
5795
5796 \c     global  sys_open:export
5797
5798 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5799 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5800
5801 \c     global  sys_open:export proc
5802
5803 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5804 or \i\c{object} to the directive:
5805
5806 \c     global  kernel_ticks:export data
5807
5808
5809 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
5810 rdf extensions to}
5811
5812 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
5813 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5814 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5815 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5816 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5817 (function) or data object. For example:
5818
5819 \c     library $libc
5820 \c     extern  _open:import
5821 \c     extern  _printf:import proc
5822 \c     extern  _errno:import data
5823
5824 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5825 a hint as to where to find requested symbols.
5826
5827
5828 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5829
5830 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5831 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5832 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{output/outform.h} or on the
5833 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5834
5835 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5836 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5837 transactions between the main body of NASM and the output-format
5838 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5839 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5840 of the various requests the main program makes of the output driver,
5841 and in what order they happen.
5842
5843 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5844
5845 \c nasm -f dbg filename.asm
5846
5847 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5848 However, this will not work well on files which were designed for a
5849 different object format, because each object format defines its own
5850 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5851 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5852 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5853 native object format selected:
5854
5855 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5856 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5857
5858 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5859 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5860 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5861 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5862 the final diagnostic output.
5863
5864 This workaround will still typically not work for programs intended
5865 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5866 directives have side effects of defining the segment and group names
5867 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5868 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5869 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5870 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5871
5872 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5873 them all to its output file.
5874
5875
5876 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5877
5878 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5879 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5880 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5881 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5882 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5883
5884
5885 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5886
5887 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5888 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5889 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5890 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5891 support the \c{.COM} format.
5892
5893 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5894 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5895 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5896 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5897 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5898 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5899 Yann Guidon for contributing the code for this.
5900
5901 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5902 future releases.
5903
5904
5905 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5906
5907 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5908 by linking \c{.OBJ} files together.
5909
5910 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5911 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5912 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5913 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5914 An LZH archiver can be found at
5915 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5916 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5917 sources) called \i{FREELINK}, available from
5918 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5919 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5920 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5921 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5922 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5923
5924 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5925 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5926 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5927 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5928 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5929 field in the output file header; if more than one defines a start
5930 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5931
5932 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5933 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5934 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5935 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5936 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5937 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5938
5939 \c segment code
5940 \c
5941 \c ..start:
5942 \c         mov     ax,data
5943 \c         mov     ds,ax
5944 \c         mov     ax,stack
5945 \c         mov     ss,ax
5946 \c         mov     sp,stacktop
5947
5948 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5949 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5950 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5951 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5952 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5953 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
5954 execute on.
5955
5956 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
5957 beginning of this code, which means that will be the entry point
5958 into the resulting executable file.
5959
5960 \c         mov     dx,hello
5961 \c         mov     ah,9
5962 \c         int     0x21
5963
5964 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
5965 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
5966 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
5967 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
5968
5969 \c         mov     ax,0x4c00
5970 \c         int     0x21
5971
5972 This terminates the program using another DOS system call.
5973
5974 \c segment data
5975 \c
5976 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
5977
5978 The data segment contains the string we want to display.
5979
5980 \c segment stack stack
5981 \c         resb 64
5982 \c stacktop:
5983
5984 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
5985 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
5986 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
5987 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
5988 necessary to the correct running of the program, but linkers are
5989 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
5990 type \c{STACK}.
5991
5992 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
5993 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
5994 world' and then exit.
5995
5996
5997 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
5998
5999 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6000 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6001 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6002 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6003 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6004 \c{.EXE} files.
6005
6006 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6007 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6008 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6009
6010 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6011 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6012 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6013 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6014 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6015 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6016 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6017 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6018 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6019
6020 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6021 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6022 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6023 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6024 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6025 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6026 explicitly issue one of your own.
6027
6028 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6029 since this would require a relocation in the header, and things
6030 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6031 base by copying it out of \c{CS} instead.
6032
6033 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6034 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6035 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6036 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6037 \c{EXE_stack 64}.
6038
6039 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6040 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6041 \c{binexe.asm}.
6042
6043
6044 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6045
6046 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6047 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6048 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6049 output format.
6050
6051
6052 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6053
6054 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6055 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6056 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6057 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6058 like
6059
6060 \c         org 100h
6061 \c
6062 \c section .text
6063 \c
6064 \c start:
6065 \c         ; put your code here
6066 \c
6067 \c section .data
6068 \c
6069 \c         ; put data items here
6070 \c
6071 \c section .bss
6072 \c
6073 \c         ; put uninitialized data here
6074
6075 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6076 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6077 you want to and the code will still end up at the front of the file
6078 where it belongs.
6079
6080 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6081 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6082 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6083 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6084 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6085 run.
6086
6087 To assemble the above program, you should use a command line like
6088
6089 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6090
6091 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6092 explicit output file name were specified, so you have to override it
6093 and give the desired file name.
6094
6095
6096 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6097
6098 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6099 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6100 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6101 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6102 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6103 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6104 file.
6105
6106 If you do this, you need to take care of several things:
6107
6108 \b The first object file containing code should start its code
6109 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6110 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6111 segment, so that the linker or converter program does not have to
6112 adjust address references within the file when generating the
6113 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6114 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6115 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6116 in MASM-compatible assemblers.
6117
6118 \b You don't need to define a stack segment.
6119
6120 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6121 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6122 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6123 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6124
6125
6126 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6127
6128 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6129 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6130 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6131 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6132 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6133 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6134 your code segment.
6135
6136 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6137 the various routines inside the driver which do the work. This
6138 structure should be defined at the start of the code segment, even
6139 though it is not actually code.
6140
6141 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6142 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6143 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6144 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6145
6146
6147 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6148
6149 This section covers the basics of writing assembly routines that
6150 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6151 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6152 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6153
6154
6155 \S{16cunder} External Symbol Names
6156
6157 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6158 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6159 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6160 appears in the C program. So, for example, the function a C
6161 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6162 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6163 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6164 not have to worry about name clashes with C symbols.
6165
6166 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6167 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6168
6169 \c %macro  cglobal 1
6170 \c
6171 \c   global  _%1
6172 \c   %define %1 _%1
6173 \c
6174 \c %endmacro
6175 \c
6176 \c %macro  cextern 1
6177 \c
6178 \c   extern  _%1
6179 \c   %define %1 _%1
6180 \c
6181 \c %endmacro
6182
6183 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6184 \c{%rep} construct could solve this.)
6185
6186 If you then declare an external like this:
6187
6188 \c cextern printf
6189
6190 then the macro will expand it as
6191
6192 \c extern  _printf
6193 \c %define printf _printf
6194
6195 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6196 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6197
6198 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6199 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6200 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6201
6202 Also see \k{opt-pfix}.
6203
6204 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6205
6206 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6207 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6208 writing for. This means you have to keep track of the following
6209 things:
6210
6211 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6212 functions are near. This means that function pointers, when stored
6213 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6214 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6215 never changes its value, and always gives the segment part of the
6216 full function address), and that functions are called using ordinary
6217 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6218 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6219 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6220 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6221
6222 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6223 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6224 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6225 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6226 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6227 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6228 \c{CALL FAR} to call external routines.
6229
6230 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6231 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6232 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6233 segment part of the full data item address).
6234
6235 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6236 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6237 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6238 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6239 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6240 pointers you are passed.
6241
6242 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6243 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6244 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6245 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6246 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6247
6248 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6249 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6250 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6251 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6252 and global data items can both be accessed easily without changing
6253 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6254 segments. However, some memory models (though not the standard
6255 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6256 same value to be removed. Be careful about functions' local
6257 variables in this latter case.
6258
6259 In models with a single code segment, the segment is called
6260 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6261 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6262 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6263 called \i\c{_DATA}.
6264
6265
6266 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6267
6268 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6269 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6270 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6271 doing the calling and the function which gets called.
6272
6273 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6274 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6275 argument specified to the function is pushed last).
6276
6277 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6278 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6279 memory model.
6280
6281 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6282 actually necessary, in functions which do not need to access their
6283 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6284 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6285 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6286 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6287 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6288 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6289
6290 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6291 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6292 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6293 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6294 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6295 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6296 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6297 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6298 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6299 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6300 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6301 parameters in reverse order means that the function knows where to
6302 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6303 remaining ones.
6304
6305 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6306 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6307 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6308
6309 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6310 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6311 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6312 compiler) returned in \c{ST0}.
6313
6314 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6315 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6316 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6317 memory model.
6318
6319 \b When the caller regains control from the callee, the function
6320 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6321 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6322 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6323 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6324 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6325 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6326 removing.
6327
6328 It is instructive to compare this calling convention with that for
6329 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6330 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6331 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6332 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6333 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6334 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6335 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6336 which means that a compiler can give better guarantees about
6337 sequence points without performance suffering.
6338
6339 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6340 The following example is for small model:
6341
6342 \c global  _myfunc
6343 \c
6344 \c _myfunc:
6345 \c         push    bp
6346 \c         mov     bp,sp
6347 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6348 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6349 \c
6350 \c         ; some more code
6351 \c
6352 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6353 \c         pop     bp
6354 \c         ret
6355
6356 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6357 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6358 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6359 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6360 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6361 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6362
6363 At the other end of the process, to call a C function from your
6364 assembly code, you would do something like this:
6365
6366 \c extern  _printf
6367 \c
6368 \c       ; and then, further down...
6369 \c
6370 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6371 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6372 \c       call    _printf
6373 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6374 \c
6375 \c       ; then those data items...
6376 \c
6377 \c segment _DATA
6378 \c
6379 \c myint         dw    1234
6380 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6381
6382 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6383 code
6384
6385 \c     int myint = 1234;
6386 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6387
6388 In large model, the function-call code might look more like this. In
6389 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6390 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6391 it first.
6392
6393 \c       push    word [myint]
6394 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6395 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6396 \c       call    far _printf
6397 \c       add    sp,byte 6
6398
6399 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6400 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6401 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6402 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6403 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6404 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6405 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6406 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6407 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6408 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6409 word of parameters.
6410
6411
6412 \S{16cdata} Accessing Data Items
6413
6414 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6415 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6416 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6417 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6418 accessed from assembler as
6419
6420 \c extern _i
6421 \c
6422 \c         mov ax,[_i]
6423
6424 And to declare your own integer variable which C programs can access
6425 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6426 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6427
6428 \c global  _j
6429 \c
6430 \c _j      dw      0
6431
6432 To access a C array, you need to know the size of the components of
6433 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6434 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6435 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6436 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6437 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6438 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6439 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6440
6441 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6442 the base of the structure to the field you are interested in. You
6443 can either do this by converting the C structure definition into a
6444 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6445 one offset and using just that.
6446
6447 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6448 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6449 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6450 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6451 Typically, you might find that a structure like
6452
6453 \c struct {
6454 \c     char c;
6455 \c     int i;
6456 \c } foo;
6457
6458 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6459 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6460 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6461 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6462 out how your own compiler does it.
6463
6464
6465 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6466
6467 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6468 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6469 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6470 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6471 the work involved in keeping track of the calling convention.
6472
6473 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6474 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6475
6476 An example of an assembly function using the macro set is given
6477 here:
6478
6479 \c proc    _nearproc
6480 \c
6481 \c %$i     arg
6482 \c %$j     arg
6483 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6484 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6485 \c         add     ax,[bx]
6486 \c
6487 \c endproc
6488
6489 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6490 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6491 integer. It returns \c{i + *j}.
6492
6493 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6494 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6495 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6496 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6497 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6498 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6499 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6500
6501 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6502 compact-model code) by default. You can have it generate far
6503 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6504 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6505 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6506 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6507 dependency on whether data pointers are far or not.
6508
6509 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6510 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6511 many function parameters will be of type \c{int}.
6512
6513 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6514
6515 \c %define FARCODE
6516 \c
6517 \c proc    _farproc
6518 \c
6519 \c %$i     arg
6520 \c %$j     arg     4
6521 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6522 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6523 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6524 \c         add     ax,[bx]
6525 \c
6526 \c endproc
6527
6528 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6529 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6530 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6531
6532
6533 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6534
6535 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6536 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6537
6538 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6539 not required for Pascal.
6540
6541 \b The memory model is always large: functions are far, data
6542 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6543 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6544 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6545 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6546 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6547 data declared in a Pascal program goes into the default data
6548 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6549 when control is passed to your assembly code. The only things that
6550 do not live in the default data segment are local variables (they
6551 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6552 data \e{pointers}, however, are far.
6553
6554 \b The function calling convention is different - described below.
6555
6556 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6557
6558 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6559 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6560 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6561
6562
6563 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6564
6565 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6566 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6567 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6568 used to denote the function doing the calling and the function which
6569 gets called.
6570
6571 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6572 after another, in normal order (left to right, so that the first
6573 argument specified to the function is pushed first).
6574
6575 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6576 control to the callee.
6577
6578 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6579 actually necessary, in functions which do not need to access their
6580 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6581 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6582 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6583 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6584 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6585 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6586
6587 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6588 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6589 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6590 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6591 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6592 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6593 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6594
6595 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6596 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6597 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6598
6599 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6600 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6601 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6602 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6603 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6604 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6605 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6606 places the returned string value at that location. The pointer is
6607 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6608 \c{RETF} instruction.
6609
6610 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6611 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6612 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6613 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6614 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6615 to be removed from the stack as a side effect of the return
6616 instruction.
6617
6618 \b When the caller regains control from the callee, the function
6619 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6620 do nothing further.
6621
6622 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6623 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6624
6625 \c global  myfunc
6626 \c
6627 \c myfunc: push    bp
6628 \c         mov     bp,sp
6629 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6630 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6631 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6632 \c
6633 \c         ; some more code
6634 \c
6635 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6636 \c         pop     bp
6637 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6638
6639 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6640 assembly code, you would do something like this:
6641
6642 \c extern  SomeFunc
6643 \c
6644 \c        ; and then, further down...
6645 \c
6646 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6647 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6648 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6649 \c        call   far SomeFunc
6650
6651 This is equivalent to the Pascal code
6652
6653 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6654 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6655
6656
6657 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6658 Name Restrictions
6659
6660 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6661 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6662 reading and understanding the various information contained in a
6663 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6664 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6665 restrictions:
6666
6667 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6668 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6669
6670 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6671 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6672
6673 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6674 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6675
6676 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6677 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6678
6679
6680 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6681
6682 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6683 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6684 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6685 definition ensures that functions are far (it implies
6686 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6687 generated with an operand.
6688
6689 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6690 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6691 reverse order. For example:
6692
6693 \c %define PASCAL
6694 \c
6695 \c proc    _pascalproc
6696 \c
6697 \c %$j     arg 4
6698 \c %$i     arg
6699 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6700 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6701 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6702 \c         add     ax,[bx]
6703 \c
6704 \c endproc
6705
6706 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6707 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6708 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6709 and the contents of the pointer. The only difference between this
6710 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6711 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6712 reverse order.
6713
6714
6715 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6716
6717 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6718 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6719 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6720 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6721 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6722 shared libraries.
6723
6724 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6725 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6726 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6727 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6728 address space no matter what segment you work relative to, and that
6729 you should ignore all segment registers completely. When writing
6730 flat-model application code, you never need to use a segment
6731 override or modify any segment register, and the code-section
6732 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6733 space as the data-section addresses you access your variables by and
6734 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6735 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6736 offset part.
6737
6738
6739 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6740
6741 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6742 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6743 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6744
6745
6746 \S{32cunder} External Symbol Names
6747
6748 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6749 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6750 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6751 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6752 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6753 underscore on their assembly-language names.
6754
6755 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6756 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6757 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6758 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6759 though, the leading underscore should not be used.
6760
6761 See also \k{opt-pfix}.
6762
6763 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6764
6765 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6766 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6767 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6768 the function doing the calling and the function which gets called.
6769
6770 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6771 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6772 argument specified to the function is pushed last).
6773
6774 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6775 control to the callee.
6776
6777 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6778 actually necessary, in functions which do not need to access their
6779 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6780 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6781 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6782 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6783 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6784 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6785
6786 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6787 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6788 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6789 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6790 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6791 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6792 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6793 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6794 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6795 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6796 and type of the remaining ones.
6797
6798 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6799 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6800 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6801
6802 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6803 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6804 of the value. Floating-point results are typically returned in
6805 \c{ST0}.
6806
6807 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6808 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6809 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6810
6811 \b When the caller regains control from the callee, the function
6812 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6813 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6814 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6815 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6816 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6817 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6818 removing.
6819
6820 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6821 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6822 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6823 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6824 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6825 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6826 still pushed in right-to-left order.
6827
6828 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6829
6830 \c global  _myfunc
6831 \c
6832 \c _myfunc:
6833 \c         push    ebp
6834 \c         mov     ebp,esp
6835 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6836 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6837 \c
6838 \c         ; some more code
6839 \c
6840 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6841 \c         ret
6842
6843 At the other end of the process, to call a C function from your
6844 assembly code, you would do something like this:
6845
6846 \c extern  _printf
6847 \c
6848 \c         ; and then, further down...
6849 \c
6850 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6851 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6852 \c         call    _printf
6853 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6854 \c
6855 \c         ; then those data items...
6856 \c
6857 \c segment _DATA
6858 \c
6859 \c myint       dd   1234
6860 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6861
6862 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6863
6864 \c     int myint = 1234;
6865 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6866
6867
6868 \S{32cdata} Accessing Data Items
6869
6870 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6871 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6872 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6873 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6874 accessed from assembler as
6875
6876 \c           extern _i
6877 \c           mov eax,[_i]
6878
6879 And to declare your own integer variable which C programs can access
6880 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6881 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6882
6883 \c           global _j
6884 \c _j        dd 0
6885
6886 To access a C array, you need to know the size of the components of
6887 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6888 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6889 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6890 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6891 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6892 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6893 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6894 are also 4 bytes long.
6895
6896 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6897 the base of the structure to the field you are interested in. You
6898 can either do this by converting the C structure definition into a
6899 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6900 one offset and using just that.
6901
6902 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6903 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6904 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6905 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6906 Typically, you might find that a structure like
6907
6908 \c struct {
6909 \c     char c;
6910 \c     int i;
6911 \c } foo;
6912
6913 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6914 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6915 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6916 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6917 out how your own compiler does it.
6918
6919
6920 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6921
6922 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6923 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6924 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6925 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6926 the work involved in keeping track of the calling convention.
6927
6928 An example of an assembly function using the macro set is given
6929 here:
6930
6931 \c proc    _proc32
6932 \c
6933 \c %$i     arg
6934 \c %$j     arg
6935 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6936 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6937 \c         add     eax,[ebx]
6938 \c
6939 \c endproc
6940
6941 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6942 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6943 integer. It returns \c{i + *j}.
6944
6945 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6946 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6947 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6948 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6949 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6950 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6951 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6952
6953 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6954 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
6955 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
6956
6957
6958 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
6959 Libraries}
6960
6961 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
6962 because it contains support for \i{position-independent code}
6963 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
6964 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
6965 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
6966
6967 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
6968 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
6969 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
6970 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
6971
6972 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
6973 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
6974 of the running process. The contents of the library's code section
6975 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
6976
6977 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
6978 this:
6979
6980 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
6981
6982 Instead, the linker provides an area of memory called the
6983 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
6984 constant distance from your library's code, so if you can find out
6985 where your library is loaded (which is typically done using a
6986 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
6987 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
6988 linker-generated entries in the GOT.
6989
6990 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
6991 restrictions: since the data section is writable, it has to be
6992 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
6993 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
6994 you can put ordinary types of relocation in the data section without
6995 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
6996
6997
6998 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
6999
7000 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7001 external symbol:
7002
7003 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7004 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7005
7006 At the beginning of any function in your shared library which plans
7007 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7008 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7009 in this form:
7010
7011 \c func:   push    ebp
7012 \c         mov     ebp,esp
7013 \c         push    ebx
7014 \c         call    .get_GOT
7015 \c .get_GOT:
7016 \c         pop     ebx
7017 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7018 \c
7019 \c         ; the function body comes here
7020 \c
7021 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7022 \c         mov     esp,ebp
7023 \c         pop     ebp
7024 \c         ret
7025
7026 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7027 second leading underscore.)
7028
7029 The first two lines of this function are simply the standard C
7030 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7031 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7032 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7033 libraries use this register to store the address of the GOT.
7034
7035 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7036 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7037 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7038 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7039 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7040 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7041 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7042 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7043 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7044 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7045 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7046 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7047 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7048 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7049 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7050 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7051
7052 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7053 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7054 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7055
7056 \c %macro  get_GOT 0
7057 \c
7058 \c         call    %%getgot
7059 \c   %%getgot:
7060 \c         pop     ebx
7061 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7062 \c
7063 \c %endmacro
7064
7065 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7066
7067 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7068 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7069 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7070 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7071 way this works is like this:
7072
7073 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7074
7075 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7076 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7077 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7078 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7079
7080 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7081 them, they are shared between code modules in the library, but do
7082 not get exported from the library to the program that loaded it.
7083 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7084 can access them in the same way as local variables, using the above
7085 \c{..gotoff} mechanism.
7086
7087 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7088 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7089 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7090
7091
7092 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7093
7094 If your library needs to get at an external variable (external to
7095 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7096 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7097 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7098 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7099 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7100 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7101 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7102 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7103 you would code
7104
7105 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7106
7107 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7108 linker, when it builds the shared library, collects together every
7109 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7110 has every necessary entry present.
7111
7112 Common variables must also be accessed in this way.
7113
7114
7115 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7116
7117 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7118 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7119 you have to give the size of the data item. This is because the
7120 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7121 entries for any exported functions, and also moves exported data
7122 items away from the library's data section in which they were
7123 declared.
7124
7125 So to export a function to users of the library, you must use
7126
7127 \c global  func:function           ; declare it as a function
7128 \c
7129 \c func:   push    ebp
7130 \c
7131 \c         ; etc.
7132
7133 And to export a data item such as an array, you would have to code
7134
7135 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7136 \c
7137 \c array:  resd    128
7138 \c .end:
7139
7140 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7141 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7142 end up living in the data section of the main program, rather than
7143 in your library's data section, where you declared it. So you will
7144 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7145 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7146 effectively, it has become).
7147
7148 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7149 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7150 sort of code:
7151
7152 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7153
7154 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7155 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7156 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7157 pointing at your data section instead of at the exported global
7158 which resides elsewhere.
7159
7160 Instead of the above code, then, you must write
7161
7162 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7163
7164 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7165 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7166 at that address, rather than just relocating by section base.
7167
7168 Either method will work for functions: referring to one of your
7169 functions by means of
7170
7171 \c funcptr:        dd      my_function
7172
7173 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7174
7175 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
7176
7177 will give the address of the procedure linkage table for the
7178 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7179 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7180
7181
7182 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7183
7184 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7185 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7186 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7187 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7188 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7189 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7190 in the main program can be transparently passed off to their real
7191 destinations.
7192
7193 To call an external routine, you must use another special PIC
7194 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7195 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7196 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7197 ..plt}.
7198
7199
7200 \S{link} Generating the Library File
7201
7202 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7203 you then generate your shared library with a command such as
7204
7205 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7206 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7207
7208 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7209 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7210 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7211 library file name, with a version number, into the library:
7212
7213 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7214
7215 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7216 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7217
7218
7219 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7220
7221 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7222 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7223 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7224 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7225 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7226 one, or jumps between different-size segments.
7227
7228
7229 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7230
7231 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7232 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7233 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7234 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7235 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7236 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7237 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7238 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7239
7240 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7241 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7242 segment, so just coding, for example,
7243
7244 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7245
7246 will not work, since the offset part of the address will be
7247 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7248 one.
7249
7250 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7251 generate the required instruction by coding it manually, using
7252 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7253 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7254
7255 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7256
7257 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7258 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7259 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7260 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7261 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7262 segment to a 32-bit one.
7263
7264 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7265 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7266
7267 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7268
7269 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7270 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7271 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7272
7273
7274 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7275 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7276
7277 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7278 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7279 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7280 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7281 32-bit segment, or vice versa.
7282
7283 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7284 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7285 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7286 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7287
7288 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7289 the address, since any effective address containing a 32-bit
7290 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7291
7292 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7293 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7294
7295 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7296 instruction and a register) if you already know the precise offset
7297 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7298 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7299 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7300
7301 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7302 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7303
7304 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7305
7306 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7307 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7308 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7309
7310 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7311
7312 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7313 which controls the size of the data stored at the address, with the
7314 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7315 address itself. The two can quite easily be different:
7316
7317 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7318
7319 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7320 offset.
7321
7322 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7323 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7324
7325 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7326
7327 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7328 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7329 offset), and calls that address.
7330
7331
7332 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7333
7334 The other way you might want to access data might be using the
7335 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7336 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7337 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7338 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7339
7340 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7341 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7342 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7343 desired address into \c{ESI} and then code
7344
7345 \c         a32     lodsb
7346
7347 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7348 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7349 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7350 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7351
7352 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7353 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7354 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7355 instructions with implicit addressing:
7356 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7357 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7358 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7359 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7360 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7361 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7362 Also, the
7363 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7364 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7365 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7366 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7367 size from the code segment.
7368
7369 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7370 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7371 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7372 give the value of the segment register being manipulated. To force
7373 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7374 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7375
7376 \c         o16 push    ss
7377 \c         o16 push    ds
7378
7379 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7380 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7381 one.
7382
7383 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7384 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7385
7386
7387 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7388
7389 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7390 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7391 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7392 write position-independent code for shared libraries.
7393
7394 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7395 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7396 registers, which still add their bases.
7397
7398 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7399 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7400 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7401 probably desirable to make that the default, using the directive
7402 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7403
7404 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7405 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7406 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7407 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7408 Please see the ABI documentation for your platform.
7409
7410 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7411 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7412 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7413 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7414
7415 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7416 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7417 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7418 set to zero.
7419
7420 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7421
7422 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7423 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
7424
7425 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7426 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7427 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7428 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7429
7430 This is consistent with the AMD documentation and most other
7431 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7432 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7433 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7434 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7435 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7436 can be used for this purpose.
7437
7438 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7439
7440 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7441 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7442 immediates to 32 bits.
7443
7444 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7445
7446 \c      MOV reg64,imm64
7447
7448 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7449 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7450 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7451 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7452 immediate as \c{DWORD}:
7453
7454 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7455 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7456 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7457 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7458
7459 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7460
7461 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7462 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7463 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7464 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7465 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7466 displacement size as \c{QWORD}:
7467
7468 \c      default abs
7469 \c
7470 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7471 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7472 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7473 \c
7474 \c      default rel
7475 \c
7476 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7477 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7478 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7479 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7480
7481 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7482 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7483
7484 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7485
7486 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7487
7488 \W{http://www.nasm.us/links/unix64abi}\c{http://www.nasm.us/links/unix64abi}
7489
7490 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7491 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7492
7493 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7494 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7495 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7496 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7497 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7498
7499 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7500
7501 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7502 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7503 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7504 stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7505
7506 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7507
7508 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7509
7510 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7511
7512 \c      void foo(long a, double b, int c)
7513
7514 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7515
7516 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7517
7518 The Win64 ABI is described at:
7519
7520 \W{http://www.nasm.us/links/win64abi}\c{http://www.nasm.us/links/win64abi}
7521
7522 What follows is a simplified summary.
7523
7524 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7525 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7526 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7527 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7528 use by the function without saving.
7529
7530 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7531
7532 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7533 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7534 return is \c{XMM0} only.
7535
7536 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7537
7538 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7539
7540 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7541
7542 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7543
7544 \C{trouble} Troubleshooting
7545
7546 This chapter describes some of the common problems that users have
7547 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7548 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7549 that isn't listed here.
7550
7551
7552 \H{problems} Common Problems
7553
7554 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7555
7556 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7557 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7558 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7559 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7560 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7561 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7562 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7563 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7564 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7565
7566
7567 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7568
7569 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7570 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7571 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7572 longer.
7573
7574 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7575 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7576 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7577 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7578 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7579 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7580 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7581 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7582 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7583 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7584 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7585 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7586
7587
7588 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7589
7590 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7591 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7592 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7593 sector, people who are used to MASM tend to code
7594
7595 \c         ORG 0
7596 \c
7597 \c         ; some boot sector code
7598 \c
7599 \c         ORG 510
7600 \c         DW 0xAA55
7601
7602 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7603 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7604 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7605
7606 \c         ORG 0
7607 \c
7608 \c         ; some boot sector code
7609 \c
7610 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7611 \c         DW 0xAA55
7612
7613 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7614 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7615 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7616 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7617 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7618 find out what's wrong with it.
7619
7620
7621 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7622
7623 The other common problem with the above code is people who write the
7624 \c{TIMES} line as
7625
7626 \c         TIMES 510-$ DB 0
7627
7628 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7629 the difference between them is also a pure number and can happily be
7630 fed to \c{TIMES}.
7631
7632 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7633 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7634 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7635 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7636 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7637 information back to the expression evaluator. So from the
7638 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7639 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7640 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7641 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7642
7643 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7644 line in the form
7645
7646 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7647
7648 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7649 and so their difference is a pure number. This will solve the
7650 problem and generate sensible code.
7651
7652
7653 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7654
7655 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7656 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7657 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7658 \i\c{bugtracker} at
7659 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7660 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7661 contacts in \k{contact}.
7662
7663 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7664 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7665 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7666 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7667 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7668 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7669 there.
7670
7671 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7672 information:
7673
7674 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7675 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7676
7677 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7678 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7679 you were using the standard distribution binaries out of the
7680 archive. If you were using a locally built executable, try to
7681 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7682 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7683 it.
7684
7685 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7686 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7687 \c{NASMENV} environment variable if any.
7688
7689 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7690 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7691 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7692 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7693 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7694 compiler, what version, and what command line or options you used.
7695 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7696 with the command-line version of the compiler.)
7697
7698 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7699 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7700 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7701 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7702 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7703 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7704 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7705 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7706 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7707 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7708 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7709 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7710 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7711
7712 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7713 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7714 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7715 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7716 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7717 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7718 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7719 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7720 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7721 should be 77 instead'.
7722
7723 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7724 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7725 generates the same file, or whether the problem is related to
7726 portability issues between our development platforms and yours. We
7727 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7728 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7729 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7730 for us.
7731
7732 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7733 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7734 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7735 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7736 differently from us.
7737
7738
7739 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7740
7741                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7742
7743 \H{ndisintro} Introduction
7744
7745
7746 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7747 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7748 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7749 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7750 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7751
7752 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7753 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7754 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7755 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7756 disassembles.
7757
7758
7759 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7760
7761 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7762 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7763 are on a Unix system.
7764
7765
7766 \H{ndisrun} Running NDISASM
7767
7768 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7769
7770 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7771
7772 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7773 provided of course that you remember to specify which it is to work
7774 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7775 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7776
7777 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7778 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7779 summary of command line options.
7780
7781
7782 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7783
7784 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7785 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7786 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7787 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7788 this.
7789
7790 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7791 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7792 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7793 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7794 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7795
7796 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7797
7798 \c        ndisasm -o100h filename.com
7799
7800 will do the trick.
7801
7802
7803 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7804
7805 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7806 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7807 will faithfully plough through the data section, producing machine
7808 instructions wherever it can (although most of them will look
7809 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7810 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7811 Then it will reach the code section.
7812
7813 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7814 instruction from part of the data section, and its file position is
7815 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7816 entirely possible that another spurious instruction will get
7817 generated, starting with the final byte of the data section, and
7818 then the correct first instruction in the code section will not be
7819 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7820 ideal.
7821
7822 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7823 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7824 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
7825 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7826 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7827 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7828 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7829 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7830 the instructions in your code section.
7831
7832 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7833 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7834 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7835 do
7836
7837 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7838
7839 rather than
7840
7841 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7842
7843 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7844 to, just by repeating the \c{-s} option.
7845
7846
7847 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7848 \I\c{auto-sync}
7849
7850 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7851 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7852 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7853 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7854 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7855 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7856 needed.
7857
7858 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7859 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7860 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7861 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7862
7863 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7864 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7865 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7866 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7867 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7868 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7869 processed, there isn't much it can do about it...)
7870
7871 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7872 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7873 the register contains) or involves a segment address (in which case
7874 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7875 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7876
7877 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7878 points in all the right places, and save you from having to place
7879 any sync points manually. However, it should be stressed that
7880 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7881 you may still have to place some manually.
7882
7883 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7884 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7885 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7886 options.
7887
7888 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7889 fluke, something in your data section should disassemble to a
7890 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7891 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7892 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7893 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7894 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7895 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7896 suppress disassembly of the data area.
7897
7898
7899 \S{ndisother} Other Options
7900
7901 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7902 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7903 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7904 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7905
7906 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7907 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7908 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7909 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7910 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7911 anyway.
7912
7913
7914 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7915
7916 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7917 possible, should be sent to
7918 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7919 developer's site at
7920 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7921 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7922 new features as well.
7923
7924 \A{inslist} \i{Instruction List}
7925
7926 \H{inslistintro} Introduction
7927
7928 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7929 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7930 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7931  when appropriate, one or more usage flags.
7932
7933 \& inslist.src
7934
7935 \A{changelog} \i{NASM Version History}
7936
7937 \& changes.src
7938