NASM 0.98
[platform/upstream/nasm.git] / doc / nasmdoc.src
1 \# $Id$
2 \#
3 \# Source code to NASM documentation
4 \#
5 \IR{-D} \c{-D} option
6 \IR{-E} \c{-E} option
7 \IR{-I} \c{-I} option
8 \IR{-P} \c{-P} option
9 \IR{-U} \c{-U} option
10 \IR{-a} \c{-a} option
11 \IR{-d} \c{-d} option
12 \IR{-e} \c{-e} option
13 \IR{-f} \c{-f} option
14 \IR{-i} \c{-i} option
15 \IR{-l} \c{-l} option
16 \IR{-o} \c{-o} option
17 \IR{-p} \c{-p} option
18 \IR{-s} \c{-s} option
19 \IR{-u} \c{-u} option
20 \IR{-w} \c{-w} option
21 \IR{!=} \c{!=} operator
22 \IR{$ here} \c{$} Here token
23 \IR{$$} \c{$$} token
24 \IR{%} \c{%} operator
25 \IR{%%} \c{%%} operator
26 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
27 \IA{%-1}{%+1}
28 \IR{%0} \c{%0} parameter count
29 \IR{&} \c{&} operator
30 \IR{&&} \c{&&} operator
31 \IR{*} \c{*} operator
32 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
33 \IR{/} \c{/} operator
34 \IR{//} \c{//} operator
35 \IR{<} \c{<} operator
36 \IR{<<} \c{<<} operator
37 \IR{<=} \c{<=} operator
38 \IR{<>} \c{<>} operator
39 \IR{=} \c{=} operator
40 \IR{==} \c{==} operator
41 \IR{>} \c{>} operator
42 \IR{>=} \c{>=} operator
43 \IR{>>} \c{>>} operator
44 \IR{?} \c{?} MASM syntax
45 \IR{^} \c{^} operator
46 \IR{^^} \c{^^} operator
47 \IR{|} \c{|} operator
48 \IR{||} \c{||} operator
49 \IR{~} \c{~} operator
50 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
51 \IA{%$$}{%$}
52 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
53 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
54 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
55 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
56 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
57 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
58 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
59 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
60 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
61 variables
62 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
63 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
64 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
65 \IR{autoconf} Autoconf
66 \IR{bitwise and} bitwise AND
67 \IR{bitwise or} bitwise OR
68 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
69 \IR{block ifs} block IFs
70 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
71 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
72 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
73 \IR{bsd} BSD
74 \IR{c calling convention} C calling convention
75 \IR{c symbol names} C symbol names
76 \IA{critical expressions}{critical expression}
77 \IA{command line}{command-line}
78 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
79 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
80 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
81 \IA{character constants}{character constant}
82 \IR{common object file format} Common Object File Format
83 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
84 in \c{elf}
85 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
86 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
87 \IR{declaring structure} declaring structures
88 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
89 \IR{devpac} DevPac
90 \IR{djgpp} DJGPP
91 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
92 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
93 \IR{dos} DOS
94 \IR{dos archive} DOS archive
95 \IR{dos source archive} DOS source archive
96 \IA{effective address}{effective addresses}
97 \IA{effective-address}{effective addresses}
98 \IR{elf shared libraries} \c{elf} shared libraries
99 \IR{freebsd} FreeBSD
100 \IR{freelink} FreeLink
101 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
102 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
103 convention
104 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
105 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
106 \IR{got} GOT
107 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
108 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
109 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
110 \IR{linux elf} Linux ELF
111 \IR{logical and} logical AND
112 \IR{logical or} logical OR
113 \IR{logical xor} logical XOR
114 \IR{masm} MASM
115 \IA{memory reference}{memory references}
116 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
117 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
118 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
119 \IR{mmx registers} MMX registers
120 \IA{modr/m}{modr/m byte}
121 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
122 \IR{ms-dos} MS-DOS
123 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
124 \IR{multipush} \c{multipush} macro
125 \IR{nasm version} NASM version
126 \IR{netbsd} NetBSD
127 \IR{omf} OMF
128 \IR{openbsd} OpenBSD
129 \IR{operating-system} operating system
130 \IR{os/2} OS/2
131 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
132 \IR{passes} passes, assembly
133 \IR{perl} Perl
134 \IR{pic} PIC
135 \IR{pharlap} PharLap
136 \IR{plt} PLT
137 \IR{plt} \c{PLT} relocations
138 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
139 \IR{qbasic} QBasic
140 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
141 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
142 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
143 Object File Format
144 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
145 \IA{repeating}{repeating code}
146 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
147 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
148 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
149 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
150 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
151 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
152 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
153 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
154 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
155 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
156 \IR{shift commane} \c{shift} command
157 \IA{sib}{sib byte}
158 \IR{sib byte} SIB byte
159 \IA{standard section names}{standardised section names}
160 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
161 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
162 \IR{tasm} TASM
163 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
164 \IR{tlink} TLINK
165 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
166 \IR{unix} Unix
167 \IR{unix source archive} Unix source archive
168 \IR{val} VAL
169 \IR{version number of nasm} version number of NASM
170 \IR{visual c++} Visual C++
171 \IR{www page} WWW page
172 \IR{win32} Win32
173 \IR{windows} Windows
174 \IR{windows 95} Windows 95
175 \IR{windows nt} Windows NT
176 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
177 \# \IC{program entry point}{start point, program}
178 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
179 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
180 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
181
182 \C{intro} Introduction
183
184 \H{whatsnasm} What Is NASM?
185
186 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 assembler designed for
187 portability and modularity. It supports a range of object file
188 formats, including Linux \c{a.out} and ELF, NetBSD/FreeBSD, COFF,
189 Microsoft 16-bit OBJ and Win32. It will also output plain binary
190 files. Its syntax is designed to be simple and easy to understand,
191 similar to Intel's but less complex. It supports Pentium, P6 and MMX
192 opcodes, and has macro capability.
193
194 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
195
196 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
197 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
198 essentially that there didn't seem to be a good free x86-series
199 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
200
201 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
202 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
203
204 \b \i\c{gas} is free, and ports over DOS and Unix, but it's not very good,
205 since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which always feeds
206 it correct code. So its error checking is minimal. Also, its syntax
207 is horrible, from the point of view of anyone trying to actually
208 \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in it
209 (properly).
210
211 \b \i\c{as86} is Linux-specific, and (my version at least) doesn't seem to
212 have much (or any) documentation.
213
214 \b \i{MASM} isn't very good, and it's expensive, and it runs only under
215 DOS.
216
217 \b \i{TASM} is better, but still strives for \i{MASM} compatibility, which
218 means millions of directives and tons of red tape. And its syntax is
219 essentially \i{MASM}'s, with the contradictions and quirks that entails
220 (although it sorts out some of those by means of Ideal mode). It's
221 expensive too. And it's DOS-only.
222
223 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
224 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
225 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
226 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
227 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
228 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
229 Again.
230
231 \S{legal} Licence Conditions
232
233 Please see the file \c{Licence}, supplied as part of any NASM
234 distribution archive, for the \i{licence} conditions under which you
235 may use NASM.
236
237 \H{contact} Contact Information
238
239 The current version of NASM (since 0.98) are maintained by H. Peter
240 Anvin, \W{mailto:hpa@zytor.com}\c{hpa@zytor.com}. If you want to report
241 a bug, please read \k{bugs} first.
242
243 NASM has a \i{WWW page} at
244 \W{http://www.cryogen.com/Nasm}\c{http://www.cryogen.com/Nasm}.
245
246 The original authors are \i{e\-mail}able as
247 \W{mailto:jules@earthcorp.com}\c{jules@earthcorp.com} and
248 \W{mailto:anakin@pobox.com}\c{anakin@pobox.com}.
249
250 \i{New releases} of NASM are uploaded to
251 \W{ftp://ftp.kernel.org/pub/software/devel/nasm/}\i\c{ftp.kernel.org},
252 \W{ftp://sunsite.unc.edu/pub/Linux/devel/lang/assemblers/}\i\c{sunsite.unc.edu},
253 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/asmutl/}\i\c{ftp.simtel.net}
254 and
255 \W{ftp://ftp.coast.net/coast/msdos/asmutil/}\i\c{ftp.coast.net}.
256 Announcements are posted to
257 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
258 \W{news:alt.lang.asm}\i\c{alt.lang.asm},
259 \W{news:comp.os.linux.announce}\i\c{comp.os.linux.announce} and
260 \W{news:comp.archives.msdos.announce}\i\c{comp.archives.msdos.announce}
261 (the last one is done automagically by uploading to
262 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/asmutl/}\c{ftp.simtel.net}).
263
264 If you don't have Usenet access, or would rather be informed by
265 \i{e\-mail} when new releases come out, you can subscribe to the
266 \c{nasm-announce} email list by sending an email containing the line
267 \c{subscribe nasm-announce} to
268 \W{mailto:majordomo@linux.kernel.org}\c{majordomo@linux.kernel.org}.
269
270 If you want information about NASM beta releases, please subscribe to
271 the \c{nasm-beta} email list by sending an email containing the line
272 \c{subscribe nasm-beta} to
273 \W{mailto:majordomo@linux.kernel.org}\c{majordomo@linux.kernel.org}.
274
275 \H{install} Installation
276
277 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
278
279 Once you've obtained the \i{DOS archive} for NASM, \i\c{nasmXXX.zip}
280 (where \c{XXX} denotes the version number of NASM contained in the
281 archive), unpack it into its own directory (for example
282 \c{c:\\nasm}).
283
284 The archive will contain four executable files: the NASM executable
285 files \i\c{nasm.exe} and \i\c{nasmw.exe}, and the NDISASM executable
286 files \i\c{ndisasm.exe} and \i\c{ndisasmw.exe}. In each case, the
287 file whose name ends in \c{w} is a \i{Win32} executable, designed to
288 run under \i{Windows 95} or \i{Windows NT} Intel, and the other one
289 is a 16-bit \i{DOS} executable.
290
291 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
292 (at least) one of \c{nasm.exe} and \c{nasmw.exe} to a directory on
293 your PATH, or alternatively edit \i\c{autoexec.bat} to add the
294 \c{nasm} directory to your \i\c{PATH}. (If you're only installing the
295 Win32 version, you may wish to rename it to \c{nasm.exe}.)
296
297 That's it - NASM is installed. You don't need the \c{nasm} directory
298 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
299 so you can delete it if you need to save space; however, you may
300 want to keep the documentation or test programs.
301
302 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasmXXXs.zip},
303 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
304 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
305 rebuild your copy of NASM from scratch. The file \c{Readme} lists the
306 various Makefiles and which compilers they work with.
307
308 Note that the source files \c{insnsa.c}, \c{insnsd.c}, \c{insnsi.h}
309 and \c{insnsn.c} are automatically generated from the master
310 instruction table \c{insns.dat} by a Perl script; the file
311 \c{macros.c} is generated from \c{standard.mac} by another Perl
312 script. Although the NASM 0.98 distribution includes these generated
313 files, you will need to rebuild them (and hence, will need a Perl
314 interpreter) if you change \c{insns.dat}, \c{standard.mac} or the
315 documentation. It is possible future source distributions may not
316 include these files at all.  Ports of \i{Perl} for a variety of
317 platforms, including DOS and Windows, are available from
318 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
319
320 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
321
322 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
323 \i\c{nasm-X.XX.tar.gz} (where \c{X.XX} denotes the version number of
324 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
325 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
326 own subdirectory \c{nasm-X.XX}.
327
328 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
329 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
330 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
331 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
332 accordingly.
333
334 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
335 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
336 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
337 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
338 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
339 \c{configure} script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
340 install the programs yourself.
341
342 NASM also comes with a set of utilities for handling the RDOFF
343 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
344 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
345 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
346
347 If NASM fails to auto-configure, you may still be able to make it
348 compile by using the fall-back Unix makefile \i\c{Makefile.unx}.
349 Copy or rename that file to \c{Makefile} and try typing \c{make}.
350 There is also a \c{Makefile.unx} file in the \c{rdoff} subdirectory.
351
352 \C{running} Running NASM
353
354 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
355
356 To assemble a file, you issue a command of the form
357
358 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
359
360 For example,
361
362 \c nasm -f elf myfile.asm
363
364 will assemble \c{myfile.asm} into an ELF object file \c{myfile.o}. And
365
366 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
367
368 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
369
370 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
371 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
372 to give a listing file name, for example:
373
374 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
375
376 To get further usage instructions from NASM, try typing
377
378 \c nasm -h
379
380 This will also list the available output file formats, and what they
381 are.
382
383 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out} or
384 ELF, type
385
386 \c file nasm
387
388 (in the directory in which you put the NASM binary when you
389 installed it). If it says something like
390
391 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
392
393 then your system is ELF, and you should use the option \c{-f elf}
394 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
395
396 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
397
398 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
399 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems are considered obsolete,
400 and are rare these days.)
401
402 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
403 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
404 messages.
405
406 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
407
408 NASM will normally choose the name of your output file for you;
409 precisely how it does this is dependent on the object file format.
410 For Microsoft object file formats (\i\c{obj} and \i\c{win32}), it
411 will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
412 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
413 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\i\c{aout},
414 \i\c{coff}, \i\c{elf} and \i\c{as86}) it will substitute \c{.o}. For
415 \i\c{rdf}, it will use \c{.rdf}, and for the \i\c{bin} format it
416 will simply remove the extension, so that \c{myfile.asm} produces
417 the output file \c{myfile}.
418
419 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
420 has the same name as the input file, in which case it will give a
421 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
422
423 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
424 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
425 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
426 with the name you wish for the output file, either with or without
427 an intervening space. For example:
428
429 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
430 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
431
432 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
433
434 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
435 output file format for you itself. In the distribution versions of
436 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
437 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
438 choose what you want the default to be.
439
440 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
441 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
442
443 A complete list of the available output file formats can be given by
444 issuing the command \i\c{nasm -h}.
445
446 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
447
448 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
449 optional space) by a file name, NASM will generate a
450 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
451 code are listed on the left, and the actual source code, with
452 expansions of multi-line macros (except those which specifically
453 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
454 right. For example:
455
456 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
457
458 \S{opt-E} The \i\c{-E} Option: Send Errors to a File
459
460 Under MS-\i{DOS} it can be difficult (though there are ways) to
461 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
462 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
463 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
464 example) you want to load them into an editor.
465
466 NASM therefore provides the \c{-E} option, taking a filename argument
467 which causes errors to be sent to the specified files rather than
468 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
469 the errors into a file by typing
470
471 \c nasm -E myfile.err -f obj myfile.asm
472
473 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
474
475 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
476 than \c{stderr}, so it can be redirected under MS-\i{DOS}.  To
477 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
478 program, you can type:
479
480 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
481
482 See also the \c{-E} option, \k{opt-E}.
483
484 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
485
486 When NASM sees the \i\c{%include} directive in a source file (see
487 \k{include}), it will search for the given file not only in the
488 current directory, but also in any directories specified on the
489 command line by the use of the \c{-i} option. Therefore you can
490 include files from a \i{macro library}, for example, by typing
491
492 \c nasm -ic:\\macrolib\\ -f obj myfile.asm
493
494 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
495 optional).
496
497 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
498 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
499 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
500 prepended exactly as written to the name of the include file.
501 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
502 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
503
504 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
505 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
506 to search for the file \c{foobar.i}...)
507
508 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
509 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
510 more \c{-i} directives in the \c{NASM} environment variable (see
511 \k{nasmenv}).
512
513 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
514 be specified as \c{-I}.
515
516 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
517
518 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
519 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
520 option. So running
521
522 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
523
524 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
525 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
526
527 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
528 option can also be specified as \c{-P}.
529
530 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros} Pre-Define a Macro
531
532 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
533 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
534 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
535 could code
536
537 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
538
539 as an alternative to placing the directive
540
541 \c %define FOO 100
542
543 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
544 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
545 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
546 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
547 \c{-dDEBUG}.
548
549 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
550 be specified as \c{-D}.
551
552 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros} Undefine a Macro
553
554 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
555 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
556 option specified earlier on the command lines.
557
558 For example, the following command line:
559
560 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
561
562 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
563 program.  This is useful to override options specified at a different
564 point in a Makefile.
565
566 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
567 be specified as \c{-U}.
568
569 \S{opt-e} The \i\c{-e} Option: Preprocess Only
570
571 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
572 point. Using the \c{-e} option (which requires no arguments) will
573 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
574 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
575 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
576 if the \c{-o} option is also used).
577
578 This option cannot be applied to programs which require the
579 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
580 which depend on the values of symbols: so code such as
581
582 \c %assign tablesize ($-tablestart)
583
584 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
585
586 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
587
588 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
589 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
590 completely and assume the compiler has already done it, to save time
591 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
592 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
593 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
594
595 \S{opt-w} The \i\c{-w} Option: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
596
597 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
598 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
599 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
600 conditions are reported like errors, but come up with the word
601 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
602 generating an output file and returning a success status to the
603 operating system.
604
605 Some conditions are even less severe than that: they are only
606 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
607 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
608 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
609 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
610 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
611 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
612
613 The \i{suppressible warning} classes are:
614
615 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
616 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
617 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
618 you might want to disable it.
619
620 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
621 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
622 NASM does not warn about this somewhat obscure condition by default;
623 see \k{syntax} for an example of why you might want it to.
624
625 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
626 don't fit in 32 bits (for example, it's easy to type one too many Fs
627 and produce \c{0x7ffffffff} by mistake). This warning class is
628 enabled by default.
629
630 \S{nasmenv} The \c{NASM} \i{Environment} Variable
631
632 If you define an environment variable called \c{NASM}, the program
633 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
634 processed before the real command line. You can use this to define
635 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
636 options in the \c{NASM} variable.
637
638 The value of the variable is split up at white space, so that the
639 value \c{-s -ic:\\nasmlib} will be treated as two separate options.
640 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
641 what you might want, because it will be split at the space and the
642 NASM command-line processing will get confused by the two
643 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
644
645 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
646 \c{NASM} environment variable with some character that isn't a minus
647 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
648 character} for options. So setting the \c{NASM} variable to the
649 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib} is equivalent to setting it to \c{-s
650 -ic:\\nasmlib}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
651
652 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
653
654 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
655 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
656 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
657 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
658 skipping this section.
659
660 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
661
662 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
663 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
664 If you're assembling to DOS or OS/2 \c{.OBJ} files, you can invoke
665 the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to ensure
666 that all symbols exported to other code modules are forced to be
667 upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM will
668 distinguish between labels differing only in case.
669
670 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
671
672 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
673 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
674 practical, for the user to look at a single line of NASM code
675 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
676 if you declare, for example,
677
678 \c foo       equ 1
679 \c bar       dw 2
680
681 then the two lines of code
682
683 \c           mov ax,foo
684 \c           mov ax,bar
685
686 generate completely different opcodes, despite having
687 identical-looking syntaxes.
688
689 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
690 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
691 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
692 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
693 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
694 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
695 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
696 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
697
698 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
699 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
700 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
701 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
702 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
703 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
704
705 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
706 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
707 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
708 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
709 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
710 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
711 \e{everything} is a label.
712
713 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
714 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
715 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
716 portion outside square brackets and another portion inside. The
717 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
718 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
719
720 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
721
722 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
723 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
724 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
725 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
726 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
727 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
728 \c{mov word [var],2}.
729
730 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
731 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
732 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
733 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
734 the strings being manipulated.
735
736 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
737
738 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
739 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
740 choose to put in your segment registers, and will never
741 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
742
743 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
744
745 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
746 memory models. The programmer has to keep track of which functions
747 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
748 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
749 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
750 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
751 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
752 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
753 track of which external variable definitions are far and which are
754 near.
755
756 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
757
758 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
759 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
760 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
761 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
762
763 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
764 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
765 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
766 on a misunderstanding by the authors.
767
768 \S{qsother} Other Differences
769
770 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
771 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
772
773 NASM does not declare \i{uninitialised storage} in the same way as
774 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
775 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
776 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
777 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
778 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
779 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
780
781 In addition to all of this, macros and directives work completely
782 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
783 details.
784
785 \C{lang} The NASM Language
786
787 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
788
789 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
790 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
791 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
792
793 \c label:    instruction operands        ; comment
794
795 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
796 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
797 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
798 presence and nature of the instruction field.
799
800 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
801 have white space before them, or instructions may have no space
802 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
803 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
804 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
805 valid source line which does nothing but define a label. Running
806 NASM with the command-line option
807 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
808 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
809
810 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
811 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
812 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
813 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
814 An identifier may also be prefixed with a \I{$prefix}\c{$} to
815 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
816 reserved word; thus, if some other module you are linking with
817 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
818 code to distinguish the symbol from the register.
819
820 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
821 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
822 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
823 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
824 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
825 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \c{A16},
826 \c{A32}, \c{O16} and \c{O32} are provided - one example of their use
827 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
828 override}segment register as an instruction prefix: coding
829 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
830 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
831 syntactic features of the language, but for instructions such as
832 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
833 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
834 \c{es lodsb}.
835
836 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
837 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
838 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
839
840 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
841 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
842
843 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
844 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
845 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
846 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
847 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
848 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
849
850 For \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
851 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
852 can use NASM's native single-operand forms in most cases. Details of
853 all forms of each supported instruction are given in
854 \k{iref}. For example, you can code:
855
856 \c           fadd st1               ; this sets st0 := st0 + st1
857 \c           fadd st0,st1           ; so does this
858 \c
859 \c           fadd st1,st0           ; this sets st1 := st1 + st0
860 \c           fadd to st1            ; so does this
861
862 Almost any floating-point instruction that references memory must
863 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
864 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
865
866 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
867
868 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
869 instructions, are used in the instruction field anyway because
870 that's the most convenient place to put them. The current
871 pseudo-instructions are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ} and
872 \i\c{DT}, their \i{uninitialised} counterparts \i\c{RESB},
873 \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ} and \i\c{REST}, the \i\c{INCBIN}
874 command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
875
876 \S{db} \c{DB} and friends: Declaring Initialised Data
877
878 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ} and \i\c{DT} are used, much
879 as in MASM, to declare initialised data in the output file. They can
880 be invoked in a wide range of ways:
881 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
882
883 \c           db 0x55                ; just the byte 0x55
884 \c           db 0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
885 \c           db 'a',0x55            ; character constants are OK
886 \c           db 'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
887 \c           dw 0x1234              ; 0x34 0x12
888 \c           dw 'a'                 ; 0x41 0x00 (it's just a number)
889 \c           dw 'ab'                ; 0x41 0x42 (character constant)
890 \c           dw 'abc'               ; 0x41 0x42 0x43 0x00 (string)
891 \c           dd 0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
892 \c           dd 1.234567e20         ; floating-point constant
893 \c           dq 1.234567e20         ; double-precision float
894 \c           dt 1.234567e20         ; extended-precision float
895
896 \c{DQ} and \c{DT} do not accept \i{numeric constants} or string
897 constants as operands.
898
899 \S{resb} \c{RESB} and friends: Declaring \i{Uninitialised} Data
900
901 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ} and \i\c{REST} are
902 designed to be used in the BSS section of a module: they declare
903 \e{uninitialised} storage space. Each takes a single operand, which
904 is the number of bytes, words, doublewords or whatever to reserve.
905 As stated in \k{qsother}, NASM does not support the MASM/TASM syntax
906 of reserving uninitialised space by writing \I\c{?}\c{DW ?} or
907 similar things: this is what it does instead. The operand to a
908 \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical expression}: see
909 \k{crit}.
910
911 For example:
912
913 \c buffer:   resb 64                ; reserve 64 bytes
914 \c wordvar:  resw 1                 ; reserve a word
915 \c realarray resq 10                ; array of ten reals
916
917 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
918
919 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
920 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
921 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
922 directly into a game executable file. It can be called in one of
923 these three ways:
924
925 \c           incbin "file.dat"      ; include the whole file
926 \c           incbin "file.dat",1024 ; skip the first 1024 bytes
927 \c           incbin "file.dat",1024,512 ; skip the first 1024, and
928 \c                                  ; actually include at most 512
929
930 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
931
932 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
933 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
934 to define the given label name to the value of its (only) operand.
935 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
936 example,
937
938 \c message   db 'hello, world'
939 \c msglen    equ $-message
940
941 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
942 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
943 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
944 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
945 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
946 and using the value of \c{$} at the point of reference. Note that
947 the operand to an \c{EQU} is also a \i{critical expression}
948 (\k{crit}).
949
950 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
951
952 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
953 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
954 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
955 code
956
957 \c zerobuf:  times 64 db 0
958
959 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
960 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
961 \e{expression}, so you can do things like
962
963 \c buffer:   db 'hello, world'
964 \c           times 64-$+buffer db ' '
965
966 which will store exactly enough spaces to make the total length of
967 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
968 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
969
970 \c           times 100 movsb
971
972 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
973 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
974 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
975
976 The operand to \c{TIMES}, like that of \c{EQU} and those of \c{RESB}
977 and friends, is a critical expression (\k{crit}).
978
979 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
980 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
981 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
982 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
983 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
984
985 \H{effaddr} Effective Addresses
986
987 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
988 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
989 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
990 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
991 example:
992
993 \c wordvar   dw 123
994 \c           mov ax,[wordvar]
995 \c           mov ax,[wordvar+1]
996 \c           mov ax,[es:wordvar+bx]
997
998 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
999 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1000
1001 More complicated effective addresses, such as those involving more
1002 than one register, work in exactly the same way:
1003
1004 \c           mov eax,[ebx*2+ecx+offset]
1005 \c           mov ax,[bp+di+8]
1006
1007 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1008 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1009 all right:
1010
1011 \c           mov eax,[ebx*5]        ; assembles as [ebx*4+ebx]
1012 \c           mov eax,[label1*2-label2] ; ie [label1+(label1-label2)]
1013
1014 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1015 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1016 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1017 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1018 generate the latter on the grounds that the former requires four
1019 bytes to store a zero offset.
1020
1021 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1022 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1023 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1024 default segment registers.
1025
1026 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1027 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1028 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1029 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1030 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1031 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1032 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1033 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1034 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1035 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1036 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1037
1038 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1039 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1040 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1041 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1042 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1043 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1044
1045 \H{const} \i{Constants}
1046
1047 NASM understands four different types of constant: numeric,
1048 character, string and floating-point.
1049
1050 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1051
1052 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1053 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1054 suffix \c{H}, \c{Q} and \c{B} for \i{hex}, \i{octal} and \i{binary},
1055 or you can prefix \c{0x} for hex in the style of C, or you can
1056 prefix \c{$} for hex in the style of Borland Pascal. Note, though,
1057 that the \I{$prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on
1058 identifiers (see \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$}
1059 sign must have a digit after the \c{$} rather than a letter.
1060
1061 Some examples:
1062
1063 \c           mov ax,100             ; decimal
1064 \c           mov ax,0a2h            ; hex
1065 \c           mov ax,$0a2            ; hex again: the 0 is required
1066 \c           mov ax,0xa2            ; hex yet again
1067 \c           mov ax,777q            ; octal
1068 \c           mov ax,10010011b       ; binary
1069
1070 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1071
1072 A character constant consists of up to four characters enclosed in
1073 either single or double quotes. The type of quote makes no
1074 difference to NASM, except of course that surrounding the constant
1075 with single quotes allows double quotes to appear within it and vice
1076 versa.
1077
1078 A character constant with more than one character will be arranged
1079 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1080
1081 \c           mov eax,'abcd'
1082
1083 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1084 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1085 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1086 the sense of character constants understood by the Pentium's
1087 \i\c{CPUID} instruction (see \k{insCPUID}).
1088
1089 \S{strconst} String Constants
1090
1091 String constants are only acceptable to some pseudo-instructions,
1092 namely the \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\i\c{DB} family and
1093 \i\c{INCBIN}.
1094
1095 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1096 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1097 for the conditions. So the following are equivalent:
1098
1099 \c           db 'hello'             ; string constant
1100 \c           db 'h','e','l','l','o' ; equivalent character constants
1101
1102 And the following are also equivalent:
1103
1104 \c           dd 'ninechars'         ; doubleword string constant
1105 \c           dd 'nine','char','s'   ; becomes three doublewords
1106 \c           db 'ninechars',0,0,0   ; and really looks like this
1107
1108 Note that when used as an operand to \c{db}, a constant like
1109 \c{'ab'} is treated as a string constant despite being short enough
1110 to be a character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have
1111 the same effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly,
1112 three-character or four-character constants are treated as strings
1113 when they are operands to \c{dw}.
1114
1115 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1116
1117 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1118 \i\c{DD}, \i\c{DQ} and \i\c{DT}. They are expressed in the
1119 traditional form: digits, then a period, then optionally more
1120 digits, then optionally an \c{E} followed by an exponent. The period
1121 is mandatory, so that NASM can distinguish between \c{dd 1}, which
1122 declares an integer constant, and \c{dd 1.0} which declares a
1123 floating-point constant.
1124
1125 Some examples:
1126
1127 \c           dd 1.2                 ; an easy one
1128 \c           dq 1.e10               ; 10,000,000,000
1129 \c           dq 1.e+10              ; synonymous with 1.e10
1130 \c           dq 1.e-10              ; 0.000 000 000 1
1131 \c           dt 3.141592653589793238462 ; pi
1132
1133 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1134 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1135 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1136 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1137 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1138 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1139 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1140 of floating-point routines, which would significantly increase the
1141 size of the assembler for very little benefit.
1142
1143 \H{expr} \i{Expressions}
1144
1145 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.
1146
1147 NASM does not guarantee the size of the integers used to evaluate
1148 expressions at compile time: since NASM can compile and run on
1149 64-bit systems quite happily, don't assume that expressions are
1150 evaluated in 32-bit registers and so try to make deliberate use of
1151 \i{integer overflow}. It might not always work. The only thing NASM
1152 will guarantee is what's guaranteed by ANSI C: you always have \e{at
1153 least} 32 bits to work in.
1154
1155 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1156 calculations to involve the current assembly position: the
1157 \I{$ here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1158 position at the beginning of the line containing the expression; so
1159 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1160 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1161 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1162
1163 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1164 increasing order of \i{precedence}.
1165
1166 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1167
1168 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1169 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1170 arithmetic operator supported by NASM.
1171
1172 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1173
1174 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1175
1176 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1177
1178 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1179
1180 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1181
1182 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1183 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1184 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1185 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1186 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1187
1188 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1189 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1190
1191 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1192 subtraction.
1193
1194 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1195 \i{Multiplication} and \i{Division}
1196
1197 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1198 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1199 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1200 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1201 \i{signed modulo} operators respectively.
1202
1203 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1204 operation of the signed modulo operator.
1205
1206 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1207 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1208 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1209
1210 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1211 \i\c{~} and \i\c{SEG}
1212
1213 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1214 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1215 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1216 computes the \i{one's complement} of its operand, and \c{SEG}
1217 provides the \i{segment address} of its operand (explained in more
1218 detail in \k{segwrt}).
1219
1220 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1221
1222 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1223 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1224 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1225 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1226
1227 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1228 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1229 the symbol makes sense. So the code
1230
1231 \c           mov ax,seg symbol
1232 \c           mov es,ax
1233 \c           mov bx,symbol
1234
1235 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1236
1237 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1238 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1239 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1240 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1241 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1242
1243 \c           mov ax,weird_seg       ; weird_seg is a segment base
1244 \c           mov es,ax
1245 \c           mov bx,symbol wrt weird_seg
1246
1247 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1248 pointer to the symbol \c{symbol}.
1249
1250 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1251 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1252 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1253 could code either of
1254
1255 \c           call (seg procedure):procedure
1256 \c           call weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1257
1258 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1259 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1260 practice.)
1261
1262 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1263 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1264 to \c{CALL} in these examples.
1265
1266 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1267 must code
1268
1269 \c           dw symbol, seg symbol
1270
1271 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1272 invent one using the macro processor.
1273
1274 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1275
1276 A limitation of NASM is that it is a \i{two-pass assembler}; unlike
1277 TASM and others, it will always do exactly two \I{passes}\i{assembly
1278 passes}. Therefore it is unable to cope with source files that are
1279 complex enough to require three or more passes.
1280
1281 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1282 code and data, so that the second pass, when generating all the
1283 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1284 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1285 symbol declared after the code in question. For example,
1286
1287 \c           times (label-$) db 0
1288 \c label:    db 'Where am I?'
1289
1290 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1291 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1292 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1293 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1294 code
1295
1296 \c           times (label-$+1) db 0
1297 \c label:    db 'NOW where am I?'
1298
1299 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1300 wrong!
1301
1302 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1303 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1304 value is required to be computable in the first pass, and which must
1305 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1306 the \c{TIMES} prefix is a critical expression; for the same reason,
1307 the arguments to the \i\c{RESB} family of pseudo-instructions are
1308 also critical expressions.
1309
1310 Critical expressions can crop up in other contexts as well: consider
1311 the following code.
1312
1313 \c           mov ax,symbol1
1314 \c symbol1   equ symbol2
1315 \c symbol2:
1316
1317 On the first pass, NASM cannot determine the value of \c{symbol1},
1318 because \c{symbol1} is defined to be equal to \c{symbol2} which NASM
1319 hasn't seen yet. On the second pass, therefore, when it encounters
1320 the line \c{mov ax,symbol1}, it is unable to generate the code for
1321 it because it still doesn't know the value of \c{symbol1}. On the
1322 next line, it would see the \i\c{EQU} again and be able to determine
1323 the value of \c{symbol1}, but by then it would be too late.
1324
1325 NASM avoids this problem by defining the right-hand side of an
1326 \c{EQU} statement to be a critical expression, so the definition of
1327 \c{symbol1} would be rejected in the first pass.
1328
1329 There is a related issue involving \i{forward references}: consider
1330 this code fragment.
1331
1332 \c           mov eax,[ebx+offset]
1333 \c offset    equ 10
1334
1335 NASM, on pass one, must calculate the size of the instruction \c{mov
1336 eax,[ebx+offset]} without knowing the value of \c{offset}. It has no
1337 way of knowing that \c{offset} is small enough to fit into a
1338 one-byte offset field and that it could therefore get away with
1339 generating a shorter form of the \i{effective-address} encoding; for
1340 all it knows, in pass one, \c{offset} could be a symbol in the code
1341 segment, and it might need the full four-byte form. So it is forced
1342 to compute the size of the instruction to accommodate a four-byte
1343 address part. In pass two, having made this decision, it is now
1344 forced to honour it and keep the instruction large, so the code
1345 generated in this case is not as small as it could have been. This
1346 problem can be solved by defining \c{offset} before using it, or by
1347 forcing byte size in the effective address by coding \c{[byte
1348 ebx+offset]}.
1349
1350 \H{locallab} \i{Local Labels}
1351
1352 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1353 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1354 label, which means that it is associated with the previous non-local
1355 label. So, for example:
1356
1357 \c label1    ; some code
1358 \c .loop     ; some more code
1359 \c           jne .loop
1360 \c           ret
1361 \c label2    ; some code
1362 \c .loop     ; some more code
1363 \c           jne .loop
1364 \c           ret
1365
1366 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1367 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1368 are kept separate by virtue of each being associated with the
1369 previous non-local label.
1370
1371 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1372 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1373 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1374 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1375 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1376 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1377 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1378 to, you could write
1379
1380 \c label3    ; some more code
1381 \c           ; and some more
1382 \c           jmp label1.loop
1383
1384 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1385 define a label which can be referenced from anywhere but which
1386 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1387 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1388 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1389 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1390 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1391 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1392 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1393 to the local label mechanism. So you could code
1394
1395 \c label1:   ; a non-local label
1396 \c .local:   ; this is really label1.local
1397 \c ..@foo:   ; this is a special symbol
1398 \c label2:   ; another non-local label
1399 \c .local:   ; this is really label2.local
1400 \c           jmp ..@foo             ; this will jump three lines up
1401
1402 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1403 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1404 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}).
1405
1406 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1407
1408 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1409 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1410 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1411 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1412 sign.
1413
1414 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1415
1416 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1417
1418 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1419 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1420 things like
1421
1422 \c %define ctrl 0x1F &
1423 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1424 \c           mov byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1425
1426 which will expand to
1427
1428 \c           mov byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
1429
1430 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
1431 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
1432 not at definition time. Thus the code
1433
1434 \c %define a(x) 1+b(x)
1435 \c %define b(x) 2*x
1436 \c           mov ax,a(8)
1437
1438 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
1439 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
1440
1441 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
1442 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
1443 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
1444 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
1445 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
1446 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
1447 \c{bar}.
1448
1449 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
1450 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
1451 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
1452 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
1453 Hence, if you code
1454
1455 \c %define a(x) 1+a(x)
1456 \c           mov ax,a(3)
1457
1458 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
1459 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
1460 for an example of its use.
1461
1462 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
1463 macros: if you write
1464
1465 \c %define foo(x) 1+x
1466 \c %define foo(x,y) 1+x*y
1467
1468 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
1469 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
1470 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
1471 you define
1472
1473 \c %define foo bar
1474
1475 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
1476 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
1477 \e{with} parameters, and vice versa.
1478
1479 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
1480 perfectly well define a macro with
1481
1482 \c %define foo bar
1483
1484 and then re-define it later in the same source file with
1485
1486 \c %define foo baz
1487
1488 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
1489 according to the most recent definition. This is particularly useful
1490 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
1491
1492 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
1493 the NASM command line: see \k{opt-d}.
1494
1495 \S{undef} Undefining macros: \i\c{%undef}
1496
1497 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} command.  For
1498 example, the following sequence:
1499
1500 \c %define foo bar
1501 \c %undef foo
1502 \c              mov eax, foo
1503
1504 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
1505 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
1506
1507 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
1508 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
1509 \k{opt-u}.
1510
1511 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
1512
1513 An alternative way to define single-line macros is by means of the
1514 \c{%assign} command (and its \i{case sensitive}case-insensitive
1515 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
1516 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
1517
1518 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
1519 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
1520 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
1521 \c{%assign} directive is processed.
1522
1523 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
1524 later, so you can do things like
1525
1526 \c %assign i i+1
1527
1528 to increment the numeric value of a macro.
1529
1530 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
1531 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
1532 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
1533
1534 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
1535 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
1536 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
1537 involving a register).
1538
1539 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
1540
1541 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
1542 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
1543 this.
1544
1545 \c %macro prologue 1
1546 \c           push ebp
1547 \c           mov ebp,esp
1548 \c           sub esp,%1
1549 \c %endmacro
1550
1551 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
1552 invoke the macro with a call such as
1553
1554 \c myfunc:   prologue 12
1555
1556 which would expand to the three lines of code
1557
1558 \c myfunc:   push ebp
1559 \c           mov ebp,esp
1560 \c           sub esp,12
1561
1562 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
1563 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
1564 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
1565 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
1566 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
1567 \c{%3} and so on.
1568
1569 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
1570 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
1571
1572 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
1573 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
1574 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
1575 things like
1576
1577 \c %macro silly 2
1578 \c %2:       db %1
1579 \c %endmacro
1580 \c           silly 'a', letter_a    ; letter_a:  db 'a'
1581 \c           silly 'ab', string_ab  ; string_ab: db 'ab'
1582 \c           silly {13,10}, crlf    ; crlf:      db 13,10
1583
1584 \S{mlmacover} \i{Overloading Multi-Line Macros}
1585
1586 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
1587 defining the same macro name several times with different numbers of
1588 parameters. This time, no exception is made for macros with no
1589 parameters at all. So you could define
1590
1591 \c %macro prologue 0
1592 \c           push ebp
1593 \c           mov ebp,esp
1594 \c %endmacro
1595
1596 to define an alternative form of the function prologue which
1597 allocates no local stack space.
1598
1599 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
1600 instruction; for example, you might want to define
1601
1602 \c %macro push 2
1603 \c           push %1
1604 \c           push %2
1605 \c %endmacro
1606
1607 so that you could code
1608
1609 \c           push ebx               ; this line is not a macro call
1610 \c           push eax,ecx           ; but this one is
1611
1612 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
1613 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
1614 invoked with a number of parameters for which no definition has been
1615 given. The correct code will still be generated, but the assembler
1616 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
1617 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
1618
1619 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
1620
1621 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
1622 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
1623 calling the same macro multiple times will use a different label
1624 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
1625 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
1626 flag is set by doing this:
1627
1628 \c %macro retz 0
1629 \c           jnz %%skip
1630 \c           ret
1631 \c %%skip:
1632 \c %endmacro
1633
1634 You can call this macro as many times as you want, and every time
1635 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
1636 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
1637 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
1638 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
1639 interfering with the local label mechanism, as described in
1640 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
1641 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
1642 they interfere with macro-local labels.
1643
1644 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
1645
1646 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
1647 command line into one parameter definition, possibly after
1648 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
1649 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
1650 you might want to be able to write
1651
1652 \c           writefile [filehandle],"hello, world",13,10
1653
1654 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
1655 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
1656 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
1657 the last defined one along with the separating commas. So if you
1658 code:
1659
1660 \c %macro writefile 2+
1661 \c           jmp %%endstr
1662 \c %%str:    db %2
1663 \c %%endstr: mov dx,%%str
1664 \c           mov cx,%%endstr-%%str
1665 \c           mov bx,%1
1666 \c           mov ah,0x40
1667 \c           int 0x21
1668 \c %endmacro
1669
1670 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
1671 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
1672 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
1673 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
1674 \c{db}.
1675
1676 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
1677 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
1678 \c{%macro} line.
1679
1680 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
1681 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
1682 the actual number specified up to infinity; in this case, for
1683 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
1684 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
1685 into account when overloading macros, and will not allow you to
1686 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
1687 example).
1688
1689 Of course, the above macro could have been implemented as a
1690 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
1691 look like
1692
1693 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
1694
1695 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
1696 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
1697 definition.
1698
1699 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
1700
1701 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
1702
1703 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
1704 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
1705 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
1706
1707 \c %macro die 0-1 "Painful program death has occurred."
1708 \c           writefile 2,%1
1709 \c           mov ax,0x4c01
1710 \c           int 0x21
1711 \c %endmacro
1712
1713 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
1714 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
1715 will display on the error output stream before exiting, or it can be
1716 called with no parameters, in which case it will use the default
1717 error message supplied in the macro definition.
1718
1719 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
1720 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
1721 required in the macro call, and then you provide defaults for the
1722 optional ones. So if a macro definition began with the line
1723
1724 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
1725
1726 then it could be called with between one and three parameters, and
1727 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
1728 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
1729 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
1730
1731 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
1732 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
1733 for macros which can take a variable number of parameters, since the
1734 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
1735 parameters were really passed to the macro call.
1736
1737 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
1738 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
1739 and more useful, by changing the first line of the definition to
1740
1741 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
1742
1743 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
1744 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
1745 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
1746
1747 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
1748
1749 For a macro which can take a variable number of parameters, the
1750 parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
1751 number of parameters passed to the macro. This can be used as an
1752 argument to \c{%rep} (see \k{rep}) in order to iterate through all
1753 the parameters of a macro. Examples are given in \k{rotate}.
1754
1755 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
1756
1757 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
1758 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
1759 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
1760 moved left by one place, so that the argument previously referenced
1761 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
1762 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
1763
1764 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
1765 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
1766 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
1767 argument list reappear on the right, and vice versa.
1768
1769 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
1770 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
1771 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
1772 parameters are rotated to the right.
1773
1774 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
1775 restore a set of registers might work as follows:
1776
1777 \c %macro multipush 1-*
1778 \c %rep %0
1779 \c           push %1
1780 \c %rotate 1
1781 \c %endrep
1782 \c %endmacro
1783
1784 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
1785 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
1786 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
1787 one place to the left, so that the original second argument is now
1788 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
1789 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
1790 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
1791
1792 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
1793 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
1794 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
1795
1796 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
1797 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
1798 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
1799 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
1800 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
1801 the macro would take care of popping the registers in the opposite
1802 order from the one in which they were pushed.
1803
1804 This can be done by the following definition:
1805
1806 \c %macro multipop 1-*
1807 \c %rep %0
1808 \c %rotate -1
1809 \c           pop %1
1810 \c %endrep
1811 \c %endmacro
1812
1813 This macro begins by rotating its arguments one place to the
1814 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
1815 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
1816 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
1817 iterated through in reverse order.
1818
1819 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
1820
1821 NASM can concatenate macro parameters on to other text surrounding
1822 them. This allows you to declare a family of symbols, for example,
1823 in a macro definition. If, for example, you wanted to generate a
1824 table of key codes along with offsets into the table, you could code
1825 something like
1826
1827 \c %macro keytab_entry 2
1828 \c keypos%1 equ $-keytab
1829 \c           db %2
1830 \c %endmacro
1831 \c keytab:
1832 \c           keytab_entry F1,128+1
1833 \c           keytab_entry F2,128+2
1834 \c           keytab_entry Return,13
1835
1836 which would expand to
1837
1838 \c keytab:
1839 \c keyposF1 equ $-keytab
1840 \c           db 128+1
1841 \c keyposF2 equ $-keytab
1842 \c           db 128+2
1843 \c keyposReturn equ $-keytab
1844 \c           db 13
1845
1846 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
1847 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
1848
1849 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
1850 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
1851 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
1852 eleventh macro parameter. Instead, you must code
1853 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
1854 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
1855 (literal text to be concatenated to the parameter).
1856
1857 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
1858 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
1859 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
1860 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
1861 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
1862 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
1863 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
1864 real names of macro-local labels means that the two usages
1865 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
1866 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
1867
1868 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
1869
1870 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
1871 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
1872 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
1873 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
1874 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
1875 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
1876 condition code.
1877
1878 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
1879 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
1880 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
1881 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
1882
1883 \c %macro retc 1
1884 \c           j%-1 %%skip
1885 \c           ret
1886 \c %%skip:
1887 \c %endmacro
1888
1889 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
1890 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
1891 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
1892 \c{JPE}.
1893
1894 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
1895 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
1896 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
1897 because no inverse condition code exists.
1898
1899 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
1900
1901 When NASM is generating a listing file from your program, it will
1902 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
1903 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
1904 see which instructions in the macro expansion are generating what
1905 code; however, for some macros this clutters the listing up
1906 unnecessarily.
1907
1908 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
1909 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
1910 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
1911 the number of parameters, like this:
1912
1913 \c %macro foo 1.nolist
1914
1915 Or like this:
1916
1917 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
1918
1919 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
1920
1921 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
1922 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
1923 syntax of this feature looks like this:
1924
1925 \c %if<condition>
1926 \c ; some code which only appears if <condition> is met
1927 \c %elif<condition2>
1928 \c ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
1929 \c %else
1930 \c ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
1931 \c %endif
1932
1933 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
1934 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
1935
1936 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: \i{Testing Single-Line Macro Existence}
1937
1938 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
1939 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
1940 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
1941 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
1942
1943 For example, when debugging a program, you might want to write code
1944 such as
1945
1946 \c           ; perform some function
1947 \c %ifdef DEBUG
1948 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
1949 \c %endif
1950 \c           ; go and do something else
1951
1952 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
1953 version of the program which produced debugging messages, and remove
1954 the option to generate the final release version of the program.
1955
1956 You can test for a macro \e{not} being defined by using
1957 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
1958 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
1959 \i\c{%elifndef}.
1960
1961 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: \i{Testing the Context Stack}
1962
1963 The conditional-assembly construct \c{%ifctx ctxname} will cause the
1964 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
1965 the preprocessor's context stack has the name \c{ctxname}. As with
1966 \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
1967 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
1968
1969 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
1970 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
1971
1972 \S{if} \i\c{%if}: \i{Testing Arbitrary Numeric Expressions}
1973
1974 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
1975 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
1976 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
1977 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
1978 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
1979
1980 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
1981 a critical expression (see \k{crit}).
1982
1983 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
1984 set of \i{relational operators} which are not normally available in
1985 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
1986 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
1987 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
1988 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
1989 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
1990 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
1991 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
1992 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
1993 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
1994 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
1995 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
1996 for true and 0 for false.
1997
1998 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: \i{Testing Exact Text
1999 Identity}
2000
2001 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
2002 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
2003 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
2004 Differences in white space are not counted.
2005
2006 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
2007
2008 For example, the following macro pushes a register or number on the
2009 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
2010
2011 \c %macro pushparam 1
2012 \c %ifidni %1,ip
2013 \c           call %%label
2014 \c %%label:
2015 \c %else
2016 \c           push %1
2017 \c %endif
2018 \c %endmacro
2019
2020 Like most other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
2021 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
2022 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
2023 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
2024
2025 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: \i{Testing Token
2026 Types}
2027
2028 Some macros will want to perform different tasks depending on
2029 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
2030 example, a string output macro might want to be able to cope with
2031 being passed either a string constant or a pointer to an existing
2032 string.
2033
2034 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
2035 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
2036 the first token in the parameter exists and is an identifier.
2037 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
2038 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
2039
2040 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2041 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
2042
2043 \c %macro writefile 2-3+
2044 \c %ifstr %2
2045 \c           jmp %%endstr
2046 \c %if %0 = 3
2047 \c %%str:         db %2,%3
2048 \c %else
2049 \c %%str:         db %2
2050 \c %endif
2051 \c %%endstr: mov dx,%%str
2052 \c           mov cx,%%endstr-%%str
2053 \c %else
2054 \c        mov dx,%2
2055 \c        mov cx,%3
2056 \c %endif
2057 \c           mov bx,%1
2058 \c           mov ah,0x40
2059 \c           int 0x21
2060 \c %endmacro
2061
2062 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
2063 the following two ways:
2064
2065 \c           writefile [file], strpointer, length
2066 \c           writefile [file], "hello", 13, 10
2067
2068 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
2069 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
2070 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
2071 it itself and works out the address and length for itself.
2072
2073 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
2074 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
2075 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
2076 which case, all but the first two would be lumped together into
2077 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
2078
2079 \I\c{%ifnid}\I\c{%elifid}\I\c{%elifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifnnum}\I\c{%ifnstr}\I\c{%elifstr}\I\c{%elifnstr}
2080 The usual \c{%elifXXX}, \c{%ifnXXX} and \c{%elifnXXX} versions exist
2081 for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
2082
2083 \S{pperror} \i\c{%error}: Reporting \i{User-Defined Errors}
2084
2085 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
2086 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
2087 try to assemble your source files, you can ensure that they define
2088 the right macros by means of code like this:
2089
2090 \c %ifdef SOME_MACRO
2091 \c ; do some setup
2092 \c %elifdef SOME_OTHER_MACRO
2093 \c ; do some different setup
2094 \c %else
2095 \c %error Neither SOME_MACRO nor SOME_OTHER_MACRO was defined.
2096 \c %endif
2097
2098 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
2099 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
2100 having to wait until the program crashes on being run and then not
2101 knowing what went wrong.
2102
2103 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
2104
2105 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
2106 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
2107 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
2108 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
2109
2110 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
2111 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
2112 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
2113 replicated as many times as specified by the preprocessor:
2114
2115 \c %assign i 0
2116 \c %rep 64
2117 \c           inc word [table+2*i]
2118 \c %assign i i+1
2119 \c %endrep
2120
2121 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
2122 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
2123 \c{[table+126]}.
2124
2125 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
2126 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
2127 terminate the loop, like this:
2128
2129 \c fibonacci:
2130 \c %assign i 0
2131 \c %assign j 1
2132 \c %rep 100
2133 \c %if j > 65535
2134 \c %exitrep
2135 \c %endif
2136 \c           dw j
2137 \c %assign k j+i
2138 \c %assign i j
2139 \c %assign j k
2140 \c %endrep
2141 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
2142
2143 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
2144 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
2145 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
2146 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
2147 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
2148 be gradually used up and other applications to start crashing.
2149
2150 \H{include} \i{Including Other Files}
2151
2152 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
2153 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
2154 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
2155
2156 \c %include "macros.mac"
2157
2158 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
2159 file containing the \c{%include} directive.
2160
2161 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
2162 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
2163 opposed to the location of the NASM executable or the location of
2164 the source file), plus any directories specified on the NASM command
2165 line using the \c{-i} option.
2166
2167 The standard C idiom for preventing a file being included more than
2168 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
2169 the form
2170
2171 \c %ifndef MACROS_MAC
2172 \c %define MACROS_MAC
2173 \c ; now define some macros
2174 \c %endif
2175
2176 then including the file more than once will not cause errors,
2177 because the second time the file is included nothing will happen
2178 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
2179
2180 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
2181 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
2182 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
2183
2184 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
2185
2186 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
2187 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
2188 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
2189 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
2190 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
2191 had defined. However, for such a macro you would also want to be
2192 able to nest these loops.
2193
2194 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
2195 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
2196 characterised by a name. You add a new context to the stack using
2197 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
2198 define labels that are local to a particular context on the stack.
2199
2200 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
2201 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
2202
2203 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
2204 on the top of the context stack. \c{%push} requires one argument,
2205 which is the name of the context. For example:
2206
2207 \c %push foobar
2208
2209 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can
2210 have several contexts on the stack with the same name: they can
2211 still be distinguished.
2212
2213 The directive \c{%pop}, requiring no arguments, removes the top
2214 context from the context stack and destroys it, along with any
2215 labels associated with it.
2216
2217 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
2218
2219 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
2220 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
2221 is used to define a label which is local to the context on the top
2222 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
2223 above could be implemented by means of:
2224
2225 \c %macro repeat 0
2226 \c %push repeat
2227 \c %$begin:
2228 \c %endmacro
2229
2230 \c %macro until 1
2231 \c           j%-1 %$begin
2232 \c %pop
2233 \c %endmacro
2234
2235 and invoked by means of, for example,
2236
2237 \c           mov cx,string
2238 \c           repeat
2239 \c           add cx,3
2240 \c           scasb
2241 \c           until e
2242
2243 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
2244 in \c{AL}.
2245
2246 If you need to define, or access, labels local to the context
2247 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
2248 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
2249
2250 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
2251
2252 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
2253 a particular context, in just the same way:
2254
2255 \c %define %$localmac 3
2256
2257 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
2258 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
2259 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
2260
2261 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
2262
2263 If you need to change the name of the top context on the stack (in
2264 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
2265 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
2266 have the side effect of destroying all context-local labels and
2267 macros associated with the context that was just popped.
2268
2269 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
2270 with a different name, without touching the associated macros and
2271 labels. So you could replace the destructive code
2272
2273 \c %pop
2274 \c %push newname
2275
2276 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
2277
2278 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
2279
2280 This example makes use of almost all the context-stack features,
2281 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
2282 implement a block IF statement as a set of macros.
2283
2284 \c %macro if 1
2285 \c     %push if
2286 \c     j%-1 %$ifnot
2287 \c %endmacro
2288
2289 \c %macro else 0
2290 \c     %ifctx if
2291 \c         %repl else
2292 \c         jmp %$ifend
2293 \c         %$ifnot:
2294 \c     %else
2295 \c         %error "expected `if' before `else'"
2296 \c     %endif
2297 \c %endmacro
2298
2299 \c %macro endif 0
2300 \c     %ifctx if
2301 \c         %$ifnot:
2302 \c         %pop
2303 \c     %elifctx else
2304 \c         %$ifend:
2305 \c         %pop
2306 \c     %else
2307 \c         %error "expected `if' or `else' before `endif'"
2308 \c     %endif
2309 \c %endmacro
2310
2311 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
2312 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
2313 that the macros are issued in the right order (for example, not
2314 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
2315 not.
2316
2317 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
2318 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
2319 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
2320 to do different things depending on whether the context on top of
2321 the stack is \c{if} or \c{else}.
2322
2323 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
2324 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
2325 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
2326 the context's name so that \c{endif} will know there was an
2327 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
2328
2329 A sample usage of these macros might look like:
2330
2331 \c           cmp ax,bx
2332 \c           if ae
2333 \c             cmp bx,cx
2334 \c             if ae
2335 \c               mov ax,cx
2336 \c             else
2337 \c               mov ax,bx
2338 \c             endif
2339 \c           else
2340 \c             cmp ax,cx
2341 \c             if ae
2342 \c               mov ax,cx
2343 \c             endif
2344 \c           endif
2345
2346 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
2347 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
2348 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
2349 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
2350
2351 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
2352
2353 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
2354 when it starts to process any source file. If you really need a
2355 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
2356 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything.
2357
2358 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
2359 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
2360 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
2361 described here.
2362
2363 \S{stdmacver} \i\c{__NASM_MAJOR__} and \i\c{__NASM_MINOR__}: \i{NASM
2364 Version}
2365
2366 The single-line macros \c{__NASM_MAJOR__} and \c{__NASM_MINOR__}
2367 expand to the major and minor parts of the \i{version number of
2368 NASM} being used. So, under NASM 0.96 for example,
2369 \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0 and \c{__NASM_MINOR__}
2370 would be defined as 96.
2371
2372 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
2373
2374 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
2375 name and line number containing the current instruction. The macro
2376 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
2377 current input file (which may change through the course of assembly
2378 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
2379 numeric constant giving the current line number in the input file.
2380
2381 These macros could be used, for example, to communicate debugging
2382 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
2383 definition (either single-line or multi-line) will return the line
2384 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
2385 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
2386 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
2387 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
2388 here'. You could then write a macro
2389
2390 \c %macro notdeadyet 0
2391 \c           push eax
2392 \c           mov eax,__LINE__
2393 \c           call stillhere
2394 \c           pop eax
2395 \c %endmacro
2396
2397 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
2398 find the crash point.
2399
2400 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
2401
2402 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
2403 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
2404 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
2405 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
2406
2407 \c{STRUC} takes one parameter, which is the name of the data type.
2408 This name is defined as a symbol with the value zero, and also has
2409 the suffix \c{_size} appended to it and is then defined as an
2410 \c{EQU} giving the size of the structure. Once \c{STRUC} has been
2411 issued, you are defining the structure, and should define fields
2412 using the \c{RESB} family of pseudo-instructions, and then invoke
2413 \c{ENDSTRUC} to finish the definition.
2414
2415 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
2416 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
2417
2418 \c           struc mytype
2419 \c mt_long:  resd 1
2420 \c mt_word:  resw 1
2421 \c mt_byte:  resb 1
2422 \c mt_str:   resb 32
2423 \c           endstruc
2424
2425 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
2426 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
2427 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
2428 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
2429
2430 The reason why the structure type name is defined at zero is a side
2431 effect of allowing structures to work with the local label
2432 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
2433 more than one structure, you can define the above structure like this:
2434
2435 \c           struc mytype
2436 \c .long:    resd 1
2437 \c .word:    resw 1
2438 \c .byte:    resb 1
2439 \c .str:     resb 32
2440 \c           endstruc
2441
2442 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
2443 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
2444
2445 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
2446 support any form of period notation to refer to the elements of a
2447 structure once you have one (except the above local-label notation),
2448 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
2449 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
2450 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
2451 ax,[mystruc+mytype.word]}.
2452
2453 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
2454 \i{Instances of Structures}
2455
2456 Having defined a structure type, the next thing you typically want
2457 to do is to declare instances of that structure in your data
2458 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
2459 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
2460 you code something like this:
2461
2462 \c mystruc:  istruc mytype
2463 \c           at mt_long, dd 123456
2464 \c           at mt_word, dw 1024
2465 \c           at mt_byte, db 'x'
2466 \c           at mt_str, db 'hello, world', 13, 10, 0
2467 \c           iend
2468
2469 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
2470 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
2471 specified structure field, and then to declare the specified data.
2472 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
2473 they were specified in the structure definition.
2474
2475 If the data to go in a structure field requires more than one source
2476 line to specify, the remaining source lines can easily come after
2477 the \c{AT} line. For example:
2478
2479 \c           at mt_str, db 123,134,145,156,167,178,189
2480 \c           db 190,100,0
2481
2482 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
2483 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
2484 line:
2485
2486 \c           at mt_str
2487 \c           db 'hello, world'
2488 \c           db 13,10,0
2489
2490 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
2491
2492 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
2493 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
2494 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
2495 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
2496
2497 \c           align 4                ; align on 4-byte boundary
2498 \c           align 16               ; align on 16-byte boundary
2499 \c           align 8,db 0           ; pad with 0s rather than NOPs
2500 \c           align 4,resb 1         ; align to 4 in the BSS
2501 \c           alignb 4               ; equivalent to previous line
2502
2503 Both macros require their first argument to be a power of two; they
2504 both compute the number of additional bytes required to bring the
2505 length of the current section up to a multiple of that power of two,
2506 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
2507 perform the alignment.
2508
2509 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
2510 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
2511 second argument is specified, the two macros are equivalent.
2512 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
2513 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
2514 except for special purposes.
2515
2516 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
2517 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
2518 power of two, or if their second argument generates more than one
2519 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
2520 thing.
2521
2522 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
2523 be used within structure definitions:
2524
2525 \c           struc mytype2
2526 \c mt_byte:  resb 1
2527 \c           alignb 2
2528 \c mt_word:  resw 1
2529 \c           alignb 4
2530 \c mt_long:  resd 1
2531 \c mt_str:   resb 32
2532 \c           endstruc
2533
2534 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
2535 relative to the base of the structure.
2536
2537 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
2538 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
2539 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
2540 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
2541 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
2542 check that the section's alignment characteristics are sensible for
2543 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
2544
2545 \C{directive} \i{Assembler Directives}
2546
2547 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
2548 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
2549 directives. These are described in this chapter.
2550
2551 NASM's directives come in two types: \i{user-level
2552 directives}\e{user-level} directives and \i{primitive
2553 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
2554 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
2555 recommend that users use the user-level forms of the directives,
2556 which are implemented as macros which call the primitive forms.
2557
2558 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
2559 directives are not.
2560
2561 In addition to the universal directives described in this chapter,
2562 each object file format can optionally supply extra directives in
2563 order to control particular features of that file format. These
2564 \i{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
2565 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
2566
2567 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
2568
2569 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
2570 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
2571 operating in 16-bit mode, or code designed to run on a processor
2572 operating in 32-bit mode. The syntax is \c{BITS 16} or \c{BITS 32}.
2573
2574 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
2575 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf} and \c{win32} object formats, which are
2576 designed for use in 32-bit operating systems, all cause NASM to
2577 select 32-bit mode by default. The \c{obj} object format allows you
2578 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
2579 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
2580 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
2581
2582 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
2583 32-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
2584 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
2585 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
2586 device drivers and boot loader software.
2587
2588 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
2589 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
2590 assembler will generate incorrect code because it will be writing
2591 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
2592
2593 When NASM is in \c{BITS 16} state, instructions which use 32-bit
2594 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
2595 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} state, the reverse is
2596 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
2597 using 16-bit data need an 0x66 and those working in 16-bit addresses
2598 need an 0x67.
2599
2600 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
2601 \c{[BITS 16]} and \c{[BITS 32]}. The user-level form is a macro
2602 which has no function other than to call the primitive form.
2603
2604 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
2605 Sections}
2606
2607 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
2608 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
2609 which section of the output file the code you write will be
2610 assembled into. In some object file formats, the number and names of
2611 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
2612 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
2613 define a new section, if you try to switch to a section that does
2614 not (yet) exist.
2615
2616 The Unix object formats, and the \c{bin} object format, all support
2617 the \i{standardised section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
2618 for the code, data and uninitialised-data sections. The \c{obj}
2619 format, by contrast, does not recognise these section names as being
2620 special, and indeed will strip off the leading period of any section
2621 name that has one.
2622
2623 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
2624
2625 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
2626 functions differently from its primitive form. The primitive form,
2627 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
2628 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
2629 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
2630 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
2631 it. So the user-level directive
2632
2633 \c           SECTION .text
2634
2635 expands to the two lines
2636
2637 \c %define __SECT__ [SECTION .text]
2638 \c           [SECTION .text]
2639
2640 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
2641 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
2642 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
2643
2644 \c %macro writefile 2+
2645 \c           [section .data]
2646 \c %%str:    db %2
2647 \c %%endstr:
2648 \c           __SECT__
2649 \c           mov dx,%%str
2650 \c           mov cx,%%endstr-%%str
2651 \c           mov bx,%1
2652 \c           mov ah,0x40
2653 \c           int 0x21
2654 \c %endmacro
2655
2656 This form of the macro, once passed a string to output, first
2657 switches temporarily to the data section of the file, using the
2658 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
2659 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
2660 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
2661 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
2662 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
2663 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
2664 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
2665 code in any of several separate code sections.
2666
2667 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
2668
2669 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
2670 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
2671 physical section, but at the hypothetical section starting at the
2672 given absolute address. The only instructions you can use in this
2673 mode are the \c{RESB} family.
2674
2675 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
2676
2677 \c           absolute 0x1A
2678 \c kbuf_chr  resw 1
2679 \c kbuf_free resw 1
2680 \c kbuf      resw 16
2681
2682 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
2683 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
2684 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
2685
2686 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
2687 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
2688
2689 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
2690 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
2691
2692 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
2693 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
2694 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
2695 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
2696
2697 \c           org 100h               ; it's a .COM program
2698 \c           jmp setup              ; setup code comes last
2699 \c           ; the resident part of the TSR goes here
2700 \c setup:    ; now write the code that installs the TSR here
2701 \c           absolute setup
2702 \c runtimevar1 resw 1
2703 \c runtimevar2 resd 20
2704 \c tsr_end:
2705
2706 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
2707 after the setup has finished running, the space it took up can be
2708 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
2709 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
2710 needs to be made resident.
2711
2712 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
2713
2714 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
2715 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
2716 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
2717 defined in some other module and needs to be referred to by this
2718 one. Not every object-file format can support external variables:
2719 the \c{bin} format cannot.
2720
2721 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
2722 argument is the name of a symbol:
2723
2724 \c           extern _printf
2725 \c           extern _sscanf,_fscanf
2726
2727 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
2728 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
2729 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
2730 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
2731 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
2732 by means of the directive
2733
2734 \c           extern _variable:wrt dgroup
2735
2736 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
2737 only in that it can take only one argument at a time: the support
2738 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
2739
2740 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
2741 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
2742 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
2743
2744 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
2745
2746 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
2747 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
2748 linker errors, some other module must actually \e{define} the
2749 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
2750 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
2751
2752 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
2753 the definition of the symbol.
2754
2755 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
2756 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
2757 \c{GLOBAL} directive. For example:
2758
2759 \c           global _main
2760 \c _main:    ; some code
2761
2762 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
2763 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
2764 example, lets you specify whether global data items are functions or
2765 data:
2766
2767 \c           global hashlookup:function, hashtable:data
2768
2769 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
2770 user-level form only in that it can take only one argument at a
2771 time.
2772
2773 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
2774
2775 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
2776 A common variable is much like a global variable declared in the
2777 uninitialised data section, so that
2778
2779 \c           common intvar 4
2780
2781 is similar in function to
2782
2783 \c           global intvar
2784 \c           section .bss
2785 \c intvar    resd 1
2786
2787 The difference is that if more than one module defines the same
2788 common variable, then at link time those variables will be
2789 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
2790 at the same piece of memory.
2791
2792 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
2793 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
2794 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
2795 specify the alignment requirements of a common variable:
2796
2797 \c           common commvar 4:near  ; works in OBJ
2798 \c           common intarray 100:4  ; works in ELF: 4 byte aligned
2799
2800 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
2801 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
2802 only one argument at a time.
2803
2804 \C{outfmt} \i{Output Formats}
2805
2806 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
2807 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
2808 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
2809 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
2810 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
2811 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
2812
2813 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
2814 output file based on the input file name and the chosen output
2815 format. This will be generated by removing the \i{extension}
2816 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
2817 name, and substituting an extension defined by the output format.
2818 The extensions are given with each format below.
2819
2820 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
2821
2822 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
2823 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
2824 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
2825 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
2826 is also useful for \i{operating-system} and \i{boot loader}
2827 development.
2828
2829 \c{bin} supports the three \i{standardised section names} \i\c{.text},
2830 \i\c{.data} and \i\c{.bss} only. The file NASM outputs will contain the
2831 contents of the \c{.text} section first, followed by the contents of
2832 the \c{.data} section, aligned on a four-byte boundary. The \c{.bss}
2833 section is not stored in the output file at all, but is assumed to
2834 appear directly after the end of the \c{.data} section, again
2835 aligned on a four-byte boundary.
2836
2837 If you specify no explicit \c{SECTION} directive, the code you write
2838 will be directed by default into the \c{.text} section.
2839
2840 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
2841 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit code such as an
2842 OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
2843 directive.
2844
2845 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
2846 leaves your file name as it is once the original extension has been
2847 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
2848 into a binary file called \c{binprog}.
2849
2850 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
2851
2852 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
2853 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
2854 directive is to specify the origin address which NASM will assume
2855 the program begins at when it is loaded into memory.
2856
2857 For example, the following code will generate the longword
2858 \c{0x00000104}:
2859
2860 \c           org 0x100
2861 \c           dd label
2862 \c label:
2863
2864 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
2865 which allows you to jump around in the object file and overwrite
2866 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
2867 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
2868 offset which is added to all internal address references within the
2869 file; it does not permit any of the trickery that MASM's version
2870 does. See \k{proborg} for further comments.
2871
2872 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
2873 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
2874
2875 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
2876 directive to allow you to specify the alignment requirements of
2877 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
2878 end of the section-definition line. For example,
2879
2880 \c           section .data align=16
2881
2882 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
2883 aligned on a 16-byte boundary.
2884
2885 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
2886 section start address must be forced to zero. The alignment value
2887 given may be any power of two.\I{section alignment, in
2888 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
2889
2890 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
2891
2892 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
2893 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
2894 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
2895 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
2896
2897 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
2898
2899 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
2900 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
2901 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
2902 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
2903 file format.
2904
2905 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
2906 can call your segments anything you like. Typical names for segments
2907 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
2908
2909 If your source file contains code before specifying an explicit
2910 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
2911 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
2912
2913 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
2914 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
2915 address of the segment. So, for example:
2916
2917 \c           segment data
2918 \c dvar:     dw 1234
2919 \c           segment code
2920 \c function: mov ax,data            ; get segment address of data
2921 \c           mov ds,ax              ; and move it into DS
2922 \c           inc word [dvar]        ; now this reference will work
2923 \c           ret
2924
2925 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
2926 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
2927 like
2928
2929 \c           extern foo
2930 \c           mov ax,seg foo         ; get preferred segment of foo
2931 \c           mov ds,ax
2932 \c           mov ax,data            ; a different segment
2933 \c           mov es,ax
2934 \c           mov ax,[ds:foo]        ; this accesses `foo'
2935 \c           mov [es:foo wrt data],bx  ; so does this
2936
2937 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
2938 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
2939
2940 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
2941 directive to allow you to specify various properties of the segment
2942 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
2943 end of the segment-definition line. For example,
2944
2945 \c           segment code private align=16
2946
2947 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
2948 segment, and requires that the portion of it described in this code
2949 module must be aligned on a 16-byte boundary.
2950
2951 The available qualifiers are:
2952
2953 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
2954 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
2955 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
2956 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
2957 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
2958 than stuck end-to-end.
2959
2960 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
2961 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
2962 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
2963 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
2964 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
2965 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
2966 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
2967 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
2968 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
2969
2970 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
2971 indicates to the linker that segments of the same class should be
2972 placed near each other in the output file. The class name can be any
2973 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
2974
2975 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
2976 as an argument, and provides overlay information to an
2977 overlay-capable linker.
2978
2979 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
2980 the effect of recording the choice in the object file and also
2981 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
2982 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
2983
2984 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
2985 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
2986 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
2987 defines the group if it is not already defined.
2988
2989 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
2990 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
2991 are currently known to make sensible use of this feature;
2992 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
2993 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
2994 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
2995
2996 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
2997 class, no overlay, and \c{USE16}.
2998
2999 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
3000
3001 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
3002 single segment register can be used to refer to all the segments in
3003 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
3004 you can code
3005
3006 \c           segment data
3007 \c           ; some data
3008 \c           segment bss
3009 \c           ; some uninitialised data
3010 \c           group dgroup data bss
3011
3012 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
3013 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
3014 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
3015 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
3016 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
3017 segment register.
3018
3019 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
3020 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
3021 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
3022 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
3023 base rather than the segment base.
3024
3025 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
3026 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
3027 segment which is part of more than one group will default to being
3028 relative to the first group that was defined to contain the segment.
3029
3030 A group does not have to contain any segments; you can still make
3031 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
3032 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
3033 \c{FLAT} with no segments in it.
3034
3035 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
3036
3037 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
3038 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
3039 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
3040 segment, group and symbol names that are written to the object file
3041 to be forced to upper case just before being written. Within a
3042 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
3043 be written entirely in upper case if desired.
3044
3045 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
3046
3047 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
3048 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
3049
3050 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
3051 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
3052 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
3053 as well as using the \c{IMPORT} directive.
3054
3055 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
3056 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
3057 wish to import and the name of the library you wish to import it
3058 from. For example:
3059
3060 \c           import WSAStartup wsock32.dll
3061
3062 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
3063 known in the library you are importing it from, in case this is not
3064 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
3065 once you have imported it. For example:
3066
3067 \c           import asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
3068
3069 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
3070 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
3071
3072 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
3073 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
3074 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
3075 using the \c{EXPORT} directive.
3076
3077 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
3078 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
3079 optional second parameter (separated by white space from the first)
3080 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
3081 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
3082 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
3083 off.
3084
3085 Further parameters can be given to define attributes of the exported
3086 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
3087 space. If further parameters are given, the external name must also
3088 be specified, even if it is the same as the internal name. The
3089 available attributes are:
3090
3091 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
3092 resident by the system loader. This is an optimisation for
3093 frequently used symbols imported by name.
3094
3095 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
3096 does not make use of any initialised data.
3097
3098 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
3099 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
3100 between 32-bit and 16-bit segments.
3101
3102 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
3103 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
3104 the desired number.
3105
3106 For example:
3107
3108 \c           export myfunc
3109 \c           export myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
3110 \c           export myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
3111 \c           export myfunc myfunc resident parm=23 nodata
3112
3113 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
3114 Point}
3115
3116 OMF linkers require exactly one of the object files being linked to
3117 define the program entry point, where execution will begin when the
3118 program is run. If the object file that defines the entry point is
3119 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
3120 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
3121 begin.
3122
3123 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
3124 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
3125
3126 If you declare an external symbol with the directive
3127
3128 \c           extern foo
3129
3130 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
3131 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
3132 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
3133 \c{foo} you will usually need to do something like
3134
3135 \c           mov ax,seg foo         ; get preferred segment base
3136 \c           mov es,ax              ; move it into ES
3137 \c           mov ax,[es:foo]        ; and use offset `foo' from it
3138
3139 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
3140 is going to be accessible from a given segment or group, say
3141 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
3142 simply code
3143
3144 \c           mov ax,[foo wrt dgroup]
3145
3146 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
3147 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
3148 alternative form
3149
3150 \c           extern foo:wrt dgroup
3151
3152 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
3153 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
3154 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
3155 \c{foo wrt dgroup}.
3156
3157 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
3158 to make externals appear to be relative to any group or segment in
3159 your program. It can also be applied to common variables: see
3160 \k{objcommon}.
3161
3162 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
3163 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
3164
3165 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
3166 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
3167 specify which your variables should be by the use of the syntax
3168
3169 \c           common nearvar 2:near  ; `nearvar' is a near common
3170 \c           common farvar 10:far   ; and `farvar' is far
3171
3172 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
3173 OMF specification says that they are declared as a number of
3174 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
3175 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
3176 five-byte elements or one ten-byte element.
3177
3178 Some OMF linkers require the \I{element size, in common
3179 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
3180 the variable size, to match when resolving common variables declared
3181 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
3182 the element size on your far common variables. This is done by the
3183 following syntax:
3184
3185 \c           common c_5by2 10:far 5 ; two five-byte elements
3186 \c           common c_2by5 10:far 2 ; five two-byte elements
3187
3188 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
3189 keyword is not required when an element size is specified, since
3190 only far commons may have element sizes at all. So the above
3191 declarations could equivalently be
3192
3193 \c           common c_5by2 10:5     ; two five-byte elements
3194 \c           common c_2by5 10:2     ; five two-byte elements
3195
3196 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
3197 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
3198 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
3199
3200 \c           common foo 10:wrt dgroup
3201 \c           common bar 16:far 2:wrt data
3202 \c           common baz 24:wrt data:6
3203
3204 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
3205
3206 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
3207 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
3208 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
3209 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
3210
3211 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
3212
3213 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
3214 COFF (Common Object File Format) standard, the object files produced
3215 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
3216 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
3217 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
3218 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
3219 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
3220 files that Win32 linkers can generate correct output from.
3221
3222 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
3223 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
3224
3225 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
3226 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
3227 and properties of sections you declare. Section types and properties
3228 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
3229 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
3230 these qualifiers.
3231
3232 The available qualifiers are:
3233
3234 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
3235 code section. This marks the section as readable and executable, but
3236 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
3237 section is code.
3238
3239 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
3240 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
3241 writable, but not executable. \c{data} declares an initialised data
3242 section, whereas \c{bss} declares an uninitialised data section.
3243
3244 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
3245 which is not included in the executable file by the linker, but may
3246 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
3247 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
3248 linker to interpret the contents of the section as command-line
3249 options.
3250
3251 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
3252 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
3253 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
3254 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
3255 request a greater section alignment than this. If alignment is not
3256 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
3257 sections, and 4-byte alignment for data (and BSS) sections.
3258 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
3259 alignment), though the value does not matter.
3260
3261 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
3262 qualifiers are:
3263
3264 \c           section .text code align=16
3265 \c           section .data data align=4
3266 \c           section .bss bss align=4
3267
3268 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
3269
3270 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
3271
3272 The \c{coff} output type produces COFF object files suitable for
3273 linking with the \i{DJGPP} linker.
3274
3275 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
3276
3277 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
3278 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
3279 the \c{info} section type are not supported.
3280
3281 \H{elffmt} \i\c{elf}: \i{Linux ELF}\I{Executable and Linkable
3282 Format}Object Files
3283
3284 The \c{elf} output format generates ELF32 (Executable and Linkable
3285 Format) object files, as used by Linux. \c{elf} provides a default
3286 output file-name extension of \c{.o}.
3287
3288 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
3289 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
3290
3291 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
3292 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
3293 and properties of sections you declare. Section types and properties
3294 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
3295 names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}, but may still be
3296 overridden by these qualifiers.
3297
3298 The available qualifiers are:
3299
3300 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
3301 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
3302 which is not, such as an informational or comment section.
3303
3304 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
3305 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
3306 which should not.
3307
3308 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
3309 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
3310 not.
3311
3312 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
3313 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
3314 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
3315 contents given, such as a BSS section.
3316
3317 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
3318 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
3319 requirements of the section.
3320
3321 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
3322 qualifiers are:
3323
3324 \c           section .text progbits alloc   exec nowrite align=16
3325 \c           section .data progbits alloc noexec   write align=4
3326 \c           section .bss    nobits alloc noexec   write align=4
3327 \c           section other progbits alloc noexec nowrite align=1
3328
3329 (Any section name other than \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss} is
3330 treated by default like \c{other} in the above code.)
3331
3332 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
3333 Symbols and \i\c{WRT}
3334
3335 The ELF specification contains enough features to allow
3336 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
3337 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
3338 be able to generate a variety of strange relocation types in ELF
3339 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
3340
3341 Since ELF does not support segment-base references, the \c{WRT}
3342 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
3343 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
3344 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
3345 types.
3346
3347 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
3348 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
3349 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
3350 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarised here:
3351
3352 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
3353 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
3354 beginning of the current section to the global offset table.
3355 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
3356 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
3357 result to get the real address of the GOT.
3358
3359 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
3360 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
3361 the specified location, so that adding on the address of the GOT
3362 would give the real address of the location you wanted.
3363
3364 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
3365 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
3366 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
3367 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
3368 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
3369 address of the symbol.
3370
3371 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
3372 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
3373 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
3374 only use this in contexts which would generate a PC-relative
3375 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
3376 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
3377 entries absolutely.
3378
3379 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
3380 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
3381 relative to the start of the section and then adding on the offset
3382 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
3383 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
3384 peculiarity of the dynamic linker.
3385
3386 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
3387 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
3388
3389 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
3390 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
3391
3392 ELF object files can contain more information about a global symbol
3393 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
3394 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
3395 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
3396 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
3397 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
3398 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
3399 to specify these features.
3400
3401 You can specify whether a global variable is a function or a data
3402 object by suffixing the name with a colon and the word
3403 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
3404 \c{data}.) For example:
3405
3406 \c           global hashlookup:function, hashtable:data
3407
3408 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
3409 \c{hashtable} as a data object.
3410
3411 You can also specify the size of the data associated with the
3412 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
3413 forward references) after the type specifier. Like this:
3414
3415 \c           global hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
3416 \c hashtable:
3417 \c           db this,that,theother  ; some data here
3418 \c .end:
3419
3420 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
3421 place that information into the ELF symbol table.
3422
3423 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
3424 writing shared library code. For more information, see
3425 \k{picglobal}.
3426
3427 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive\I{COMMON,
3428 elf extensions to}
3429
3430 ELF also allows you to specify alignment requirements \I{common
3431 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
3432 common variables. This is done by putting a number (which must be a
3433 power of two) after the name and size of the common variable,
3434 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
3435 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
3436
3437 \c           common dwordarray 128:4
3438
3439 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
3440 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
3441
3442 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\c{a.out} Object Files
3443
3444 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form
3445 used by early Linux systems. (These differ from other \c{a.out}
3446 object files in that the magic number in the first four bytes of the
3447 file is different. Also, some implementations of \c{a.out}, for
3448 example NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
3449 implementation doesn't.)
3450
3451 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
3452
3453 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
3454 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
3455 extensions to any standard directives. It supports only the three
3456 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
3457
3458 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
3459 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
3460
3461 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
3462 used by the various free BSD Unix clones, NetBSD, FreeBSD and
3463 OpenBSD. For simple object files, this object format is exactly the
3464 same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
3465 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
3466 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
3467 format, so you can use it to write BSD \i{shared libraries}.
3468
3469 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
3470
3471 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
3472 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
3473 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
3474 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
3475 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
3476
3477 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
3478 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
3479 this.
3480
3481 \H{as86fmt} \c{as86}: Linux \i\c{as86} Object Files
3482
3483 The Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard object
3484 file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
3485 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
3486 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
3487 itself \c{a.out}.
3488
3489 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
3490 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
3491
3492 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
3493 of view). It supports no special directives, no special symbols, no
3494 use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no extensions to any standard
3495 directives. It supports only the three \i{standard section names}
3496 \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
3497
3498 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
3499 Format}
3500
3501 The \c{rdf} output format produces RDOFF object files. RDOFF
3502 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
3503 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
3504 format the internal structure of the assembler.
3505
3506 RDOFF is not used by any well-known operating systems. Those writing
3507 their own systems, however, may well wish to use RDOFF as their
3508 object format, on the grounds that it is designed primarily for
3509 simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
3510
3511 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
3512 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
3513 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an RDF static-library
3514 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
3515 execute an RDF executable under Linux.
3516
3517 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
3518 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
3519
3520 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
3521
3522 RDOFF contains a mechanism for an object file to demand a given
3523 library to be linked to the module, either at load time or run time.
3524 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
3525 which is the name of the module:
3526
3527 \c           library mylib.rdl
3528
3529 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
3530
3531 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
3532 configuration. If you are building your own NASM executable from the
3533 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{outform.h} or on the
3534 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
3535
3536 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
3537 it outputs a text file which contains a complete list of all the
3538 transactions between the main body of NASM and the output-format
3539 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
3540 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
3541 of the various requests the main program makes of the output driver,
3542 and in what order they happen.
3543
3544 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
3545
3546 \c nasm -f dbg filename.asm
3547
3548 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
3549 However, this will not work well on files which were designed for a
3550 different object format, because each object format defines its own
3551 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
3552 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
3553 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
3554 native object format selected:
3555
3556 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
3557 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
3558
3559 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
3560 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
3561 directives are converted into primitive form correctly. Then the
3562 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
3563 the final diagnostic output.
3564
3565 This workaround will still typically not work for programs intended
3566 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
3567 directives have side effects of defining the segment and group names
3568 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
3569 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
3570 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
3571 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
3572
3573 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
3574 them all to its output file.
3575
3576 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
3577
3578 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
3579 when writing 16-bit code to run under MS-DOS or Windows 3.x. It
3580 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
3581 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
3582 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
3583
3584 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
3585
3586 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
3587 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
3588 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
3589 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
3590 support the \c{.COM} format.
3591
3592 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
3593 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
3594 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
3595 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
3596 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
3597 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
3598 Yann Guidon for contributing the code for this.
3599
3600 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
3601 future releases.
3602
3603 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
3604
3605 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
3606 by linking \c{.OBJ} files together.
3607
3608 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
3609 linker; if you have none of these, there is a free linker called
3610 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
3611 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
3612 An LZH archiver can be found at
3613 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
3614 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
3615 sources) called \i{FREELINK}, available from
3616 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
3617 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
3618 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
3619
3620 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
3621 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
3622 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
3623 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
3624 point, the linker will not know what value to give the entry-point
3625 field in the output file header; if more than one defines a start
3626 point, the linker will not know \e{which} value to use.
3627
3628 An example of a NASM source file which can be assembled to a
3629 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
3630 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
3631 the segment registers, and declaring a start point. This file is
3632 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
3633 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
3634
3635 \c           segment code
3636 \c 
3637 \c ..start:  mov ax,data
3638 \c           mov ds,ax
3639 \c           mov ax,stack
3640 \c           mov ss,ax
3641 \c           mov sp,stacktop
3642
3643 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
3644 segment, and initialises \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
3645 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
3646 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
3647 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
3648 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
3649 execute on.
3650
3651 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
3652 beginning of this code, which means that will be the entry point
3653 into the resulting executable file.
3654
3655 \c           mov dx,hello
3656 \c           mov ah,9
3657 \c           int 0x21
3658
3659 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
3660 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
3661 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
3662 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
3663
3664 \c           mov ax,0x4c00
3665 \c           int 0x21
3666
3667 This terminates the program using another DOS system call.
3668
3669 \c           segment data
3670 \c hello:    db 'hello, world', 13, 10, '$'
3671
3672 The data segment contains the string we want to display.
3673
3674 \c           segment stack stack
3675 \c           resb 64
3676 \c stacktop:
3677
3678 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
3679 uninitialised stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
3680 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
3681 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
3682 necessary to the correct running of the program, but linkers are
3683 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
3684 type \c{STACK}.
3685
3686 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
3687 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
3688 world' and then exit.
3689
3690 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
3691
3692 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
3693 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
3694 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
3695 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
3696 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
3697 \c{.EXE} files.
3698
3699 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
3700 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
3701 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
3702
3703 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
3704 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
3705 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
3706 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
3707 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
3708 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
3709 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
3710 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
3711 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
3712
3713 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
3714 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
3715 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
3716 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
3717 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
3718 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
3719 explicitly issue one of your own.
3720
3721 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
3722 since this would require a relocation in the header, and things
3723 would get a lot more complicated. So you should get your segment
3724 base by copying it out of \c{CS} instead.
3725
3726 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
3727 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
3728 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
3729 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
3730 \c{EXE_stack 64}.
3731
3732 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
3733 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
3734 \c{binexe.asm}.
3735
3736 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
3737
3738 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
3739 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
3740 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
3741 output format.
3742
3743 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
3744
3745 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
3746 segment (though the segment may change). Execution then begins at
3747 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
3748 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
3749 like
3750
3751 \c           org 100h
3752 \c           section .text
3753 \c start:    ; put your code here
3754 \c           section .data
3755 \c           ; put data items here
3756 \c           section .bss
3757 \c           ; put uninitialised data here
3758
3759 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
3760 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
3761 you want to and the code will still end up at the front of the file
3762 where it belongs.
3763
3764 The BSS (uninitialised data) section does not take up space in the
3765 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
3766 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
3767 this will be free memory when the program is run. Therefore you
3768 should not rely on your BSS being initialised to all zeros when you
3769 run.
3770
3771 To assemble the above program, you should use a command line like
3772
3773 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
3774
3775 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
3776 explicit output file name were specified, so you have to override it
3777 and give the desired file name.
3778
3779 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
3780
3781 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
3782 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
3783 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
3784 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
3785 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
3786 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
3787 file.
3788
3789 If you do this, you need to take care of several things:
3790
3791 \b The first object file containing code should start its code
3792 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
3793 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
3794 segment, so that the linker or converter program does not have to
3795 adjust address references within the file when generating the
3796 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
3797 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
3798 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
3799 in MASM-compatible assemblers.
3800
3801 \b You don't need to define a stack segment.
3802
3803 \b All your segments should be in the same group, so that every time
3804 your code or data references a symbol offset, all offsets are
3805 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
3806 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
3807
3808 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
3809
3810 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
3811 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
3812 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
3813 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
3814 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
3815 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
3816 your code segment.
3817
3818 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
3819 the various routines inside the driver which do the work. This
3820 structure should be defined at the start of the code segment, even
3821 though it is not actually code.
3822
3823 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
3824 which has to go in the header structure, a list of books is given in
3825 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
3826 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
3827
3828 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
3829
3830 This section covers the basics of writing assembly routines that
3831 call, or are called from, C programs. To do this, you would
3832 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
3833 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
3834
3835 \S{16cunder} External Symbol Names
3836
3837 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
3838 convention that the names of all global symbols (functions or data)
3839 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
3840 appears in the C program. So, for example, the function a C
3841 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
3842 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
3843 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
3844 not have to worry about name clashes with C symbols.
3845
3846 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
3847 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
3848
3849 \c %macro cglobal 1
3850 \c           global _%1
3851 \c %define %1 _%1
3852 \c %endmacro
3853
3854 \c %macro cextern 1
3855 \c           extern _%1
3856 \c %define %1 _%1
3857 \c %endmacro
3858
3859 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
3860 \c{%rep} construct could solve this.)
3861
3862 If you then declare an external like this:
3863
3864 \c           cextern printf
3865
3866 then the macro will expand it as
3867
3868 \c           extern _printf
3869 \c %define printf _printf
3870
3871 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
3872 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
3873
3874 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
3875 before defining the symbol in question, but you would have had to do
3876 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
3877
3878 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
3879
3880 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
3881 directly; you have to keep track yourself of which one you are
3882 writing for. This means you have to keep track of the following
3883 things:
3884
3885 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
3886 functions are near. This means that function pointers, when stored
3887 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
3888 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
3889 never changes its value, and always gives the segment part of the
3890 full function address), and that functions are called using ordinary
3891 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
3892 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
3893 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
3894 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
3895
3896 \b In models using more than one code segment (medium, large and
3897 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
3898 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
3899 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
3900 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
3901 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
3902 \c{CALL FAR} to call external routines.
3903
3904 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
3905 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
3906 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
3907 segment part of the full data item address).
3908
3909 \b In models using more than one data segment (compact, large and
3910 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
3911 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
3912 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
3913 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
3914 pointers you are passed.
3915
3916 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
3917 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
3918 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
3919 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
3920 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
3921
3922 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
3923 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
3924 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
3925 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
3926 and global data items can both be accessed easily without changing
3927 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
3928 segments. However, some memory models (though not the standard
3929 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
3930 same value to be removed. Be careful about functions' local
3931 variables in this latter case.
3932
3933 In models with a single code segment, the segment is called
3934 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
3935 to be linked into the same place as the main code segment. In models
3936 with a single data segment, or with a default data segment, it is
3937 called \i\c{_DATA}.
3938
3939 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
3940
3941 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
3942 16-bit programs is as follows. In the following description, the
3943 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
3944 doing the calling and the function which gets called.
3945
3946 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
3947 after another, in reverse order (right to left, so that the first
3948 argument specified to the function is pushed last).
3949
3950 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
3951 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
3952 memory model.
3953
3954 \b The callee receives control, and typically (although this is not
3955 actually necessary, in functions which do not need to access their
3956 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
3957 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
3958 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
3959 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
3960 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
3961 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
3962
3963 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
3964 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
3965 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
3966 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
3967 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
3968 a large-model (far) function, the segment part of the return address
3969 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
3970 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
3971 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
3972 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
3973 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
3974 parameters in reverse order means that the function knows where to
3975 find its first parameter, which tells it the number and type of the
3976 remaining ones.
3977
3978 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
3979 allocate space on the stack for local variables, which will then be
3980 accessible at negative offsets from \c{BP}.
3981
3982 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
3983 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
3984 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
3985 compiler) returned in \c{ST0}.
3986
3987 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
3988 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
3989 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
3990 memory model.
3991
3992 \b When the caller regains control from the callee, the function
3993 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
3994 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
3995 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
3996 called with the wrong number of parameters due to a prototype
3997 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
3998 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
3999 removing.
4000
4001 It is instructive to compare this calling convention with that for
4002 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
4003 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
4004 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
4005 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
4006 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
4007 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
4008 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
4009 which means that a compiler can give better guarantees about
4010 sequence points without performance suffering.
4011
4012 Thus, you would define a function in C style in the following way.
4013 The following example is for small model:
4014
4015 \c           global _myfunc
4016 \c _myfunc:  push bp
4017 \c           mov bp,sp
4018 \c           sub sp,0x40            ; 64 bytes of local stack space
4019 \c           mov bx,[bp+4]          ; first parameter to function
4020 \c           ; some more code
4021 \c           mov sp,bp              ; undo "sub sp,0x40" above
4022 \c           pop bp
4023 \c           ret
4024
4025 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
4026 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
4027 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
4028 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
4029 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
4030 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
4031
4032 At the other end of the process, to call a C function from your
4033 assembly code, you would do something like this:
4034
4035 \c           extern _printf
4036 \c           ; and then, further down...
4037 \c           push word [myint]      ; one of my integer variables
4038 \c           push word mystring     ; pointer into my data segment
4039 \c           call _printf
4040 \c           add sp,byte 4          ; `byte' saves space
4041 \c           ; then those data items...
4042 \c           segment _DATA
4043 \c myint     dw 1234
4044 \c mystring  db 'This number -> %d <- should be 1234',10,0
4045
4046 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
4047 code
4048
4049 \c     int myint = 1234;
4050 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
4051
4052 In large model, the function-call code might look more like this. In
4053 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
4054 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialise
4055 it first.
4056
4057 \c           push word [myint]
4058 \c           push word seg mystring ; Now push the segment, and...
4059 \c           push word mystring     ; ... offset of "mystring"
4060 \c           call far _printf
4061 \c           add sp,byte 6
4062
4063 The integer value still takes up one word on the stack, since large
4064 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
4065 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
4066 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
4067 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
4068 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
4069 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
4070 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
4071 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
4072 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
4073 word of parameters.
4074
4075 \S{16cdata} Accessing Data Items
4076
4077 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
4078 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
4079 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
4080 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
4081 accessed from assembler as
4082
4083 \c           extern _i
4084 \c           mov ax,[_i]
4085
4086 And to declare your own integer variable which C programs can access
4087 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
4088 the \c{_DATA} segment, if necessary):
4089
4090 \c           global _j
4091 \c _j        dw 0
4092
4093 To access a C array, you need to know the size of the components of
4094 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
4095 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
4096 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
4097 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
4098 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
4099 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
4100 \c{float}, and 8 for \c{double}.
4101
4102 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
4103 the base of the structure to the field you are interested in. You
4104 can either do this by converting the C structure definition into a
4105 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
4106 one offset and using just that.
4107
4108 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
4109 find out how it organises data structures. NASM gives no special
4110 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
4111 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
4112 Typically, you might find that a structure like
4113
4114 \c struct {
4115 \c     char c;
4116 \c     int i;
4117 \c } foo;
4118
4119 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
4120 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
4121 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
4122 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
4123 out how your own compiler does it.
4124
4125 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
4126
4127 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
4128 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
4129 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
4130 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
4131 the work involved in keeping track of the calling convention.
4132
4133 An example of an assembly function using the macro set is given
4134 here:
4135
4136 \c           proc _nearproc
4137 \c %$i       arg
4138 \c %$j       arg
4139 \c           mov ax,[bp + %$i]
4140 \c           mov bx,[bp + %$j]
4141 \c           add ax,[bx]
4142 \c           endproc
4143
4144 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
4145 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
4146 integer. It returns \c{i + *j}.
4147
4148 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
4149 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
4150 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
4151 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
4152 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
4153 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
4154 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
4155
4156 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
4157 compact-model code) by default. You can have it generate far
4158 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
4159 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
4160 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
4161 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
4162 dependency on whether data pointers are far or not.
4163
4164 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
4165 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
4166 many function parameters will be of type \c{int}.
4167
4168 The large-model equivalent of the above function would look like this:
4169
4170 \c %define FARCODE
4171 \c           proc _farproc
4172 \c %$i       arg
4173 \c %$j       arg 4
4174 \c           mov ax,[bp + %$i]
4175 \c           mov bx,[bp + %$j]
4176 \c           mov es,[bp + %$j + 2]
4177 \c           add ax,[bx]
4178 \c           endproc
4179
4180 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
4181 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
4182 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
4183
4184 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
4185
4186 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
4187 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
4188
4189 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
4190 not required for Pascal.
4191
4192 \b The memory model is always large: functions are far, data
4193 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
4194 (Actually, some functions are near, but only those functions that
4195 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
4196 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
4197 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
4198 data declared in a Pascal program goes into the default data
4199 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
4200 when control is passed to your assembly code. The only things that
4201 do not live in the default data segment are local variables (they
4202 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
4203 data \e{pointers}, however, are far.
4204
4205 \b The function calling convention is different - described below.
4206
4207 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
4208
4209 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
4210 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
4211 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
4212
4213 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
4214
4215 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
4216 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
4217 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
4218 used to denote the function doing the calling and the function which
4219 gets called.
4220
4221 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
4222 after another, in normal order (left to right, so that the first
4223 argument specified to the function is pushed first).
4224
4225 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
4226 control to the callee.
4227
4228 \b The callee receives control, and typically (although this is not
4229 actually necessary, in functions which do not need to access their
4230 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
4231 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
4232 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
4233 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
4234 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
4235 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
4236
4237 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
4238 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
4239 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
4240 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
4241 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
4242 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
4243 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
4244
4245 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
4246 allocate space on the stack for local variables, which will then be
4247 accessible at negative offsets from \c{BP}.
4248
4249 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
4250 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
4251 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
4252 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
4253 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
4254 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
4255 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
4256 places the returned string value at that location. The pointer is
4257 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
4258 \c{RETF} instruction.
4259
4260 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
4261 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
4262 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
4263 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
4264 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
4265 to be removed from the stack as a side effect of the return
4266 instruction.
4267
4268 \b When the caller regains control from the callee, the function
4269 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
4270 do nothing further.
4271
4272 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
4273 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
4274
4275 \c           global myfunc
4276 \c myfunc:   push bp
4277 \c           mov bp,sp
4278 \c           sub sp,0x40            ; 64 bytes of local stack space
4279 \c           mov bx,[bp+8]          ; first parameter to function
4280 \c           mov bx,[bp+6]          ; second parameter to function
4281 \c           ; some more code
4282 \c           mov sp,bp              ; undo "sub sp,0x40" above
4283 \c           pop bp
4284 \c           retf 4                 ; total size of params is 4
4285
4286 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
4287 assembly code, you would do something like this:
4288
4289 \c           extern SomeFunc
4290 \c           ; and then, further down...
4291 \c           push word seg mystring ; Now push the segment, and...
4292 \c           push word mystring     ; ... offset of "mystring"
4293 \c           push word [myint]      ; one of my variables
4294 \c           call far SomeFunc
4295
4296 This is equivalent to the Pascal code
4297
4298 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
4299 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
4300
4301 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
4302 Name Restrictions
4303
4304 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
4305 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
4306 reading and understanding the various information contained in a
4307 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
4308 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
4309 restrictions:
4310
4311 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
4312 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
4313
4314 \b Initialised data must be in a segment whose name is either
4315 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
4316
4317 \b Uninitialised data must be in a segment whose name is either
4318 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
4319
4320 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
4321 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
4322
4323 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
4324
4325 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
4326 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
4327 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
4328 definition ensures that functions are far (it implies
4329 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
4330 generated with an operand.
4331
4332 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
4333 argument offsets; you must declare your function's arguments in
4334 reverse order. For example:
4335
4336 \c %define PASCAL
4337 \c           proc _pascalproc
4338 \c %$j       arg 4
4339 \c %$i       arg
4340 \c           mov ax,[bp + %$i]
4341 \c           mov bx,[bp + %$j]
4342 \c           mov es,[bp + %$j + 2]
4343 \c           add ax,[bx]
4344 \c           endproc
4345
4346 This defines the same routine, conceptually, as the example in
4347 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
4348 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
4349 and the contents of the pointer. The only difference between this
4350 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
4351 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
4352 reverse order.
4353
4354 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
4355
4356 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
4357 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
4358 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
4359 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
4360 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
4361 shared libraries.
4362
4363 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
4364 Win32, DJGPP or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat memory
4365 model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
4366 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
4367 address space no matter what segment you work relative to, and that
4368 you should ignore all segment registers completely. When writing
4369 flat-model application code, you never need to use a segment
4370 override or modify any segment register, and the code-section
4371 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
4372 space as the data-section addresses you access your variables by and
4373 the stack-section addresses you access local variables and procedure
4374 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
4375 offset part.
4376
4377 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
4378
4379 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
4380 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
4381 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
4382
4383 \S{32cunder} External Symbol Names
4384
4385 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
4386 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
4387 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
4388 appears in the C program. However, not all of them do: the ELF
4389 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
4390 underscore on their assembly-language names.
4391
4392 The older Linux \c{a.out} C compiler, all Win32 compilers, DJGPP,
4393 and NetBSD and FreeBSD, all use the leading underscore; for these
4394 compilers, the macros \c{cextern} and \c{cglobal}, as given in
4395 \k{16cunder}, will still work. For ELF, though, the leading
4396 underscore should not be used.
4397
4398 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
4399
4400 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}The C
4401 calling convention in 32-bit programs is as follows. In the
4402 following description, the words \e{caller} and \e{callee} are used
4403 to denote the function doing the calling and the function which gets
4404 called.
4405
4406 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
4407 after another, in reverse order (right to left, so that the first
4408 argument specified to the function is pushed last).
4409
4410 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
4411 control to the callee.
4412
4413 \b The callee receives control, and typically (although this is not
4414 actually necessary, in functions which do not need to access their
4415 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
4416 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
4417 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
4418 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
4419 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
4420 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
4421
4422 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
4423 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
4424 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
4425 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
4426 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
4427 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
4428 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
4429 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
4430 pushing of the parameters in reverse order means that the function
4431 knows where to find its first parameter, which tells it the number
4432 and type of the remaining ones.
4433
4434 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
4435 allocate space on the stack for local variables, which will then be
4436 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
4437
4438 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
4439 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
4440 of the value. Floating-point results are typically returned in
4441 \c{ST0}.
4442
4443 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
4444 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
4445 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
4446
4447 \b When the caller regains control from the callee, the function
4448 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
4449 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
4450 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
4451 called with the wrong number of parameters due to a prototype
4452 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
4453 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
4454 removing.
4455
4456 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
4457 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
4458 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
4459 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
4460 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
4461 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
4462 still pushed in right-to-left order.
4463
4464 Thus, you would define a function in C style in the following way:
4465
4466 \c           global _myfunc
4467 \c _myfunc:  push ebp
4468 \c           mov ebp,esp
4469 \c           sub esp,0x40           ; 64 bytes of local stack space
4470 \c           mov ebx,[ebp+8]        ; first parameter to function
4471 \c           ; some more code
4472 \c           leave                  ; mov esp,ebp / pop ebp
4473 \c           ret
4474
4475 At the other end of the process, to call a C function from your
4476 assembly code, you would do something like this:
4477
4478 \c           extern _printf
4479 \c           ; and then, further down...
4480 \c           push dword [myint]     ; one of my integer variables
4481 \c           push dword mystring    ; pointer into my data segment
4482 \c           call _printf
4483 \c           add esp,byte 8         ; `byte' saves space
4484 \c           ; then those data items...
4485 \c           segment _DATA
4486 \c myint     dd 1234
4487 \c mystring  db 'This number -> %d <- should be 1234',10,0
4488
4489 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
4490
4491 \c     int myint = 1234;
4492 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
4493
4494 \S{32cdata} Accessing Data Items
4495
4496 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
4497 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
4498 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
4499 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
4500 accessed from assembler as
4501
4502 \c           extern _i
4503 \c           mov eax,[_i]
4504
4505 And to declare your own integer variable which C programs can access
4506 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
4507 the \c{_DATA} segment, if necessary):
4508
4509 \c           global _j
4510 \c _j        dd 0
4511
4512 To access a C array, you need to know the size of the components of
4513 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
4514 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
4515 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
4516 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
4517 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
4518 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
4519 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
4520 are also 4 bytes long.
4521
4522 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
4523 the base of the structure to the field you are interested in. You
4524 can either do this by converting the C structure definition into a
4525 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
4526 one offset and using just that.
4527
4528 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
4529 find out how it organises data structures. NASM gives no special
4530 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
4531 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
4532 Typically, you might find that a structure like
4533
4534 \c struct {
4535 \c     char c;
4536 \c     int i;
4537 \c } foo;
4538
4539 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
4540 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
4541 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
4542 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
4543 out how your own compiler does it.
4544
4545 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
4546
4547 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
4548 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
4549 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
4550 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
4551 the work involved in keeping track of the calling convention.
4552
4553 An example of an assembly function using the macro set is given
4554 here:
4555
4556 \c           proc _proc32
4557 \c %$i       arg
4558 \c %$j       arg
4559 \c           mov eax,[ebp + %$i]
4560 \c           mov ebx,[ebp + %$j]
4561 \c           add eax,[ebx]
4562 \c           endproc
4563
4564 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
4565 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
4566 integer. It returns \c{i + *j}.
4567
4568 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
4569 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
4570 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
4571 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
4572 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
4573 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
4574 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
4575
4576 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
4577 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
4578 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
4579
4580 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
4581 Libraries}
4582
4583 ELF replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
4584 because it contains support for \i{position-independent code}
4585 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
4586 supports the ELF position-independent code features, so you can
4587 write Linux ELF shared libraries in NASM.
4588
4589 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
4590 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
4591 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
4592 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
4593
4594 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
4595 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
4596 of the running process. The contents of the library's code section
4597 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
4598
4599 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
4600 this:
4601
4602 \c           mov eax,[myvar]        ; WRONG
4603
4604 Instead, the linker provides an area of memory called the
4605 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
4606 constant distance from your library's code, so if you can find out
4607 where your library is loaded (which is typically done using a
4608 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
4609 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
4610 linker-generated entries in the GOT.
4611
4612 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
4613 restrictions: since the data section is writable, it has to be
4614 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
4615 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
4616 you can put ordinary types of relocation in the data section without
4617 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
4618
4619 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
4620
4621 Each code module in your shared library should define the GOT as an
4622 external symbol:
4623
4624 \c           extern _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
4625 \c           extern __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
4626
4627 At the beginning of any function in your shared library which plans
4628 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
4629 address of the GOT. This is typically done by writing the function
4630 in this form:
4631
4632 \c func:     push ebp
4633 \c           mov ebp,esp
4634 \c           push ebx
4635 \c           call .get_GOT
4636 \c .get_GOT: pop ebx
4637 \c           add ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
4638 \c           ; the function body comes here
4639 \c           mov ebx,[ebp-4]
4640 \c           mov esp,ebp
4641 \c           pop ebp
4642 \c           ret
4643
4644 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
4645 second leading underscore.)
4646
4647 The first two lines of this function are simply the standard C
4648 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
4649 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
4650 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
4651 libraries use this register to store the address of the GOT.
4652
4653 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
4654 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
4655 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
4656 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
4657 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
4658 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
4659 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
4660 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
4661 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
4662 section. (Actually, ELF encodes it as the offset from the operand
4663 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
4664 deliberately, so you do things the same way for both ELF and BSD.)
4665 So the instruction then \e{adds} the beginning of the section, to
4666 get the real address of the GOT, and subtracts the value of
4667 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
4668 that instruction has finished,
4669 \c{EBX} contains the address of the GOT.
4670
4671 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
4672 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
4673 those three instructions into a macro and safely ignore them:
4674
4675 \c %macro get_GOT 0
4676 \c           call %%getgot
4677 \c %%getgot: pop ebx
4678 \c           add ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
4679 \c %endmacro
4680
4681 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
4682
4683 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
4684 your data items. Most variables will reside in the sections you have
4685 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
4686 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
4687 way this works is like this:
4688
4689 \c           lea eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
4690
4691 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
4692 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
4693 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
4694 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
4695
4696 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
4697 them, they are shared between code modules in the library, but do
4698 not get exported from the library to the program that loaded it.
4699 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
4700 can access them in the same way as local variables, using the above
4701 \c{..gotoff} mechanism.
4702
4703 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
4704 handles this relocation type, there must be at least one non-local
4705 symbol in the same section as the address you're trying to access.
4706
4707 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
4708
4709 If your library needs to get at an external variable (external to
4710 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
4711 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
4712 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
4713 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
4714 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
4715 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
4716 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
4717 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
4718 you would code
4719
4720 \c           mov eax,[ebx+extvar wrt ..got]
4721
4722 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
4723 linker, when it builds the shared library, collects together every
4724 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
4725 has every necessary entry present.
4726
4727 Common variables must also be accessed in this way.
4728
4729 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
4730
4731 If you want to export symbols to the user of the library, you have
4732 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
4733 you have to give the size of the data item. This is because the
4734 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
4735 entries for any exported functions, and also moves exported data
4736 items away from the library's data section in which they were
4737 declared.
4738
4739 So to export a function to users of the library, you must use
4740
4741 \c           global func:function   ; declare it as a function
4742 \c func:     push ebp
4743 \c           ; etc.
4744
4745 And to export a data item such as an array, you would have to code
4746
4747 \c           global array:data array.end-array ; give the size too
4748 \c array:    resd 128
4749 \c .end:
4750
4751 Be careful: If you export a variable to the library user, by
4752 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
4753 end up living in the data section of the main program, rather than
4754 in your library's data section, where you declared it. So you will
4755 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
4756 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
4757 effectively, it has become).
4758
4759 Equally, if you need to store the address of an exported global in
4760 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
4761 sort of code:
4762
4763 \c dataptr:  dd global_data_item    ; WRONG
4764
4765 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
4766 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
4767 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
4768 pointing at your data section instead of at the exported global
4769 which resides elsewhere.
4770
4771 Instead of the above code, then, you must write
4772
4773 \c dataptr:  dd global_data_item wrt ..sym
4774
4775 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
4776 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
4777 at that address, rather than just relocating by section base.
4778
4779 Either method will work for functions: referring to one of your
4780 functions by means of
4781
4782 \c funcptr:  dd my_function
4783
4784 will give the user the address of the code you wrote, whereas
4785
4786 \c funcptr:  dd my_function wrt ..sym
4787
4788 will give the address of the procedure linkage table for the
4789 function, which is where the calling program will \e{believe} the
4790 function lives. Either address is a valid way to call the function.
4791
4792 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
4793
4794 Calling procedures outside your shared library has to be done by
4795 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
4796 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
4797 library code can make calls to the PLT in a position-independent
4798 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
4799 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
4800 in the main program can be transparently passed off to their real
4801 destinations.
4802
4803 To call an external routine, you must use another special PIC
4804 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
4805 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
4806 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
4807 ..plt}.
4808
4809 \S{link} Generating the Library File
4810
4811 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
4812 you then generate your shared library with a command such as
4813
4814 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
4815 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
4816
4817 For ELF, if your shared library is going to reside in system
4818 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
4819 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
4820 library file name, with a version number, into the library:
4821
4822 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
4823
4824 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
4825 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
4826
4827 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
4828
4829 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
4830 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
4831 writing operating system code such as protected-mode initialisation
4832 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
4833 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
4834 one, or jumps between different-size segments.
4835
4836 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
4837
4838 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
4839 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
4840 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
4841 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
4842 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
4843 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
4844 instruction you need, since everything before it can be done in pure
4845 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
4846
4847 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
4848 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
4849 segment, so just coding, for example,
4850
4851 \c           jmp 0x1234:0x56789ABC  ; wrong!
4852
4853 will not work, since the offset part of the address will be
4854 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
4855 one.
4856
4857 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
4858 generate the required instruction by coding it manually, using
4859 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
4860 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
4861
4862 \c           jmp dword 0x1234:0x56789ABC  ; right
4863
4864 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
4865 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
4866 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
4867 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
4868 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
4869 segment to a 32-bit one.
4870
4871 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
4872 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
4873
4874 \c           jmp word 0x8765:0x4321 ; 32 to 16 bit
4875
4876 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
4877 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
4878 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
4879
4880 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
4881 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
4882
4883 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
4884 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
4885 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
4886 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
4887 32-bit segment, or vice versa.
4888
4889 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
4890 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
4891 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
4892 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
4893
4894 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
4895 the address, since any effective address containing a 32-bit
4896 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
4897
4898 \c           mov eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
4899 \c           mov dword [fs:eax],0x11223344
4900
4901 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
4902 instruction and a register) if you already know the precise offset
4903 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
4904 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
4905 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
4906
4907 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
4908 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
4909
4910 \c           mov dword [fs:dword my_offset],0x11223344
4911
4912 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
4913 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
4914 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
4915
4916 \c           mov dword [dword fs:my_offset],0x11223344
4917
4918 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
4919 which controls the size of the data stored at the address, with the
4920 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
4921 address itself. The two can quite easily be different:
4922
4923 \c           mov word [dword 0x12345678],0x9ABC
4924
4925 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
4926 offset.
4927
4928 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
4929 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
4930
4931 \c           call dword far [fs:word 0x4321]
4932
4933 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
4934 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
4935 offset), and calls that address.
4936
4937 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
4938
4939 The other way you might want to access data might be using the
4940 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
4941 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
4942 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
4943 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
4944
4945 This is the purpose of NASM's \i\c{a16} and \i\c{a32} prefixes. If
4946 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
4947 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
4948 desired address into \c{ESI} and then code
4949
4950 \c           a32 lodsb
4951
4952 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
4953 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
4954 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
4955 corresponding \c{a16} prefix can be used.
4956
4957 The \c{a16} and \c{a32} prefixes can be applied to any instruction
4958 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
4959 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
4960 instructions with implicit addressing: \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
4961 \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
4962 (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
4963 \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}). Also, the
4964 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
4965 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16} or \c{a32}
4966 prefixes to force a particular one of \c{SP} or \c{ESP} to be used
4967 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
4968 size from the code segment.
4969
4970 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
4971 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
4972 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
4973 give the value of the segment register being manipulated. To force
4974 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
4975 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
4976
4977 \c           o16 push ss
4978 \c           o16 push ds
4979
4980 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
4981 registers into the space which would normally be consumed by pushing
4982 one.
4983
4984 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
4985 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
4986
4987 \C{trouble} Troubleshooting
4988
4989 This chapter describes some of the common problems that users have
4990 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
4991 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
4992 that isn't listed here.
4993
4994 \H{problems} Common Problems
4995
4996 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
4997
4998 I get a lot of `bug' reports about NASM generating inefficient, or
4999 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
5000 deliberate design feature, connected to predictability of output:
5001 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
5002 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
5003 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient
5004 form of the instruction. This isn't a bug: at worst it's a
5005 misfeature, and that's a matter of opinion only.
5006
5007 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
5008
5009 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
5010 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
5011 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
5012 longer.
5013
5014 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
5015 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
5016 type of processor the code it is generating will be run on; so it
5017 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
5018 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
5019 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
5020 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
5021 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
5022 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
5023 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
5024 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
5025 instructions should be generated.
5026
5027 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
5028
5029 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
5030 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
5031 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
5032 sector, people who are used to MASM tend to code
5033
5034 \c           ORG 0
5035 \c           ; some boot sector code
5036 \c           ORG 510
5037 \c           DW 0xAA55
5038
5039 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
5040 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
5041 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
5042
5043 \c           ORG 0
5044 \c           ; some boot sector code
5045 \c           TIMES 510-($-$$) DB 0
5046 \c           DW 0xAA55
5047
5048 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
5049 the output to move the assembly point up to 510. This method also
5050 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
5051 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
5052 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
5053 find out what's wrong with it.
5054
5055 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
5056
5057 The other common problem with the above code is people who write the
5058 \c{TIMES} line as
5059
5060 \c           TIMES 510-$ DB 0
5061
5062 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
5063 the difference between them is also a pure number and can happily be
5064 fed to \c{TIMES}.
5065
5066 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
5067 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
5068 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
5069 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
5070 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
5071 information back to the expression evaluator. So from the
5072 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
5073 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
5074 is also not a pure number, but involves a section base. Values
5075 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
5076
5077 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
5078 line in the form
5079
5080 \c           TIMES 510-($-$$) DB 0
5081
5082 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
5083 and so their difference is a pure number. This will solve the
5084 problem and generate sensible code.
5085
5086 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
5087
5088 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
5089 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
5090 about, though. Any that you find should be reported to
5091 \W{mailto:hpa@zytor.com}\c{hpa@zytor.com}.
5092
5093 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
5094 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
5095 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
5096 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
5097 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
5098 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
5099 there.
5100
5101 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
5102 information:
5103
5104 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
5105 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
5106
5107 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
5108 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
5109 you were using the standard distribution binaries out of the
5110 archive. If you were using a locally built executable, try to
5111 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
5112 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
5113 it.
5114
5115 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
5116 it. Give us the precise command line, and the contents of the
5117 \c{NASM} environment variable if any.
5118
5119 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
5120 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
5121 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
5122 got, and the exact linker command line. If the problem involves
5123 linking against object files generated by a compiler, tell us what
5124 compiler, what version, and what command line or options you used.
5125 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
5126 with the command-line version of the compiler.)
5127
5128 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
5129 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
5130 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
5131 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
5132 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
5133 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
5134 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
5135 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
5136 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
5137 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
5138 demonstrate the problem is much easier to work with than a
5139 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
5140 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
5141
5142 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
5143 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
5144 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
5145 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
5146 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
5147 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
5148 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
5149 generating'; `the object file produced from this source code crashes
5150 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
5151 should be 77 instead'.
5152
5153 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
5154 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
5155 generates the same file, or whether the problem is related to
5156 portability issues between our development platforms and yours. We
5157 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
5158 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
5159 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
5160 for us.
5161
5162 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
5163 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
5164 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
5165 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
5166 differently from us.
5167
5168 \A{iref} Intel x86 Instruction Reference
5169
5170 This appendix provides a complete list of the machine instructions
5171 which NASM will assemble, and a short description of the function of
5172 each one.
5173
5174 It is not intended to be exhaustive documentation on the fine
5175 details of the instructions' function, such as which exceptions they
5176 can trigger: for such documentation, you should go to Intel's Web
5177 site, \W{http://www.intel.com/}\c{http://www.intel.com/}.
5178
5179 Instead, this appendix is intended primarily to provide
5180 documentation on the way the instructions may be used within NASM.
5181 For example, looking up \c{LOOP} will tell you that NASM allows
5182 \c{CX} or \c{ECX} to be specified as an optional second argument to
5183 the \c{LOOP} instruction, to enforce which of the two possible
5184 counter registers should be used if the default is not the one
5185 desired.
5186
5187 The instructions are not quite listed in alphabetical order, since
5188 groups of instructions with similar functions are lumped together in
5189 the same entry. Most of them don't move very far from their
5190 alphabetic position because of this.
5191
5192 \H{iref-opr} Key to Operand Specifications
5193
5194 The instruction descriptions in this appendix specify their operands
5195 using the following notation:
5196
5197 \b Registers: \c{reg8} denotes an 8-bit \i{general purpose
5198 register}, \c{reg16} denotes a 16-bit general purpose register, and
5199 \c{reg32} a 32-bit one. \c{fpureg} denotes one of the eight FPU
5200 stack registers, \c{mmxreg} denotes one of the eight 64-bit MMX
5201 registers, and \c{segreg} denotes a segment register. In addition,
5202 some registers (such as \c{AL}, \c{DX} or
5203 \c{ECX}) may be specified explicitly.
5204
5205 \b Immediate operands: \c{imm} denotes a generic \i{immediate operand}.
5206 \c{imm8}, \c{imm16} and \c{imm32} are used when the operand is
5207 intended to be a specific size. For some of these instructions, NASM
5208 needs an explicit specifier: for example, \c{ADD ESP,16} could be
5209 interpreted as either \c{ADD r/m32,imm32} or \c{ADD r/m32,imm8}.
5210 NASM chooses the former by default, and so you must specify \c{ADD
5211 ESP,BYTE 16} for the latter.
5212
5213 \b Memory references: \c{mem} denotes a generic \i{memory reference};
5214 \c{mem8}, \c{mem16}, \c{mem32}, \c{mem64} and \c{mem80} are used
5215 when the operand needs to be a specific size. Again, a specifier is
5216 needed in some cases: \c{DEC [address]} is ambiguous and will be
5217 rejected by NASM. You must specify \c{DEC BYTE [address]}, \c{DEC
5218 WORD [address]} or \c{DEC DWORD [address]} instead.
5219
5220 \b \i{Restricted memory references}: one form of the \c{MOV}
5221 instruction allows a memory address to be specified \e{without}
5222 allowing the normal range of register combinations and effective
5223 address processing. This is denoted by \c{memoffs8}, \c{memoffs16}
5224 and \c{memoffs32}.
5225
5226 \b Register or memory choices: many instructions can accept either a
5227 register \e{or} a memory reference as an operand. \c{r/m8} is a
5228 shorthand for \c{reg8/mem8}; similarly \c{r/m16} and \c{r/m32}.
5229 \c{r/m64} is MMX-related, and is a shorthand for \c{mmxreg/mem64}.
5230
5231 \H{iref-opc} Key to Opcode Descriptions
5232
5233 This appendix also provides the opcodes which NASM will generate for
5234 each form of each instruction. The opcodes are listed in the
5235 following way:
5236
5237 \b A hex number, such as \c{3F}, indicates a fixed byte containing
5238 that number.
5239
5240 \b A hex number followed by \c{+r}, such as \c{C8+r}, indicates that
5241 one of the operands to the instruction is a register, and the
5242 `register value' of that register should be added to the hex number
5243 to produce the generated byte. For example, EDX has register value
5244 2, so the code \c{C8+r}, when the register operand is EDX, generates
5245 the hex byte \c{CA}. Register values for specific registers are
5246 given in \k{iref-rv}.
5247
5248 \b A hex number followed by \c{+cc}, such as \c{40+cc}, indicates
5249 that the instruction name has a condition code suffix, and the
5250 numeric representation of the condition code should be added to the
5251 hex number to produce the generated byte. For example, the code
5252 \c{40+cc}, when the instruction contains the \c{NE} condition,
5253 generates the hex byte \c{45}. Condition codes and their numeric
5254 representations are given in \k{iref-cc}.
5255
5256 \b A slash followed by a digit, such as \c{/2}, indicates that one
5257 of the operands to the instruction is a memory address or register
5258 (denoted \c{mem} or \c{r/m}, with an optional size). This is to be
5259 encoded as an effective address, with a \i{ModR/M byte}, an optional
5260 \i{SIB byte}, and an optional displacement, and the spare (register)
5261 field of the ModR/M byte should be the digit given (which will be
5262 from 0 to 7, so it fits in three bits). The encoding of effective
5263 addresses is given in \k{iref-ea}.
5264
5265 \b The code \c{/r} combines the above two: it indicates that one of
5266 the operands is a memory address or \c{r/m}, and another is a
5267 register, and that an effective address should be generated with the
5268 spare (register) field in the ModR/M byte being equal to the
5269 `register value' of the register operand. The encoding of effective
5270 addresses is given in \k{iref-ea}; register values are given in
5271 \k{iref-rv}.
5272
5273 \b The codes \c{ib}, \c{iw} and \c{id} indicate that one of the
5274 operands to the instruction is an immediate value, and that this is
5275 to be encoded as a byte, little-endian word or little-endian
5276 doubleword respectively.
5277
5278 \b The codes \c{rb}, \c{rw} and \c{rd} indicate that one of the
5279 operands to the instruction is an immediate value, and that the
5280 \e{difference} between this value and the address of the end of the
5281 instruction is to be encoded as a byte, word or doubleword
5282 respectively. Where the form \c{rw/rd} appears, it indicates that
5283 either \c{rw} or \c{rd} should be used according to whether assembly
5284 is being performed in \c{BITS 16} or \c{BITS 32} state respectively.
5285
5286 \b The codes \c{ow} and \c{od} indicate that one of the operands to
5287 the instruction is a reference to the contents of a memory address
5288 specified as an immediate value: this encoding is used in some forms
5289 of the \c{MOV} instruction in place of the standard
5290 effective-address mechanism. The displacement is encoded as a word
5291 or doubleword. Again, \c{ow/od} denotes that \c{ow} or \c{od} should
5292 be chosen according to the \c{BITS} setting.
5293
5294 \b The codes \c{o16} and \c{o32} indicate that the given form of the
5295 instruction should be assembled with operand size 16 or 32 bits. In
5296 other words, \c{o16} indicates a \c{66} prefix in \c{BITS 32} state,
5297 but generates no code in \c{BITS 16} state; and \c{o32} indicates a
5298 \c{66} prefix in \c{BITS 16} state but generates nothing in \c{BITS
5299 32}.
5300
5301 \b The codes \c{a16} and \c{a32}, similarly to \c{o16} and \c{o32},
5302 indicate the address size of the given form of the instruction.
5303 Where this does not match the \c{BITS} setting, a \c{67} prefix is
5304 required.
5305
5306 \S{iref-rv} Register Values
5307
5308 Where an instruction requires a register value, it is already
5309 implicit in the encoding of the rest of the instruction what type of
5310 register is intended: an 8-bit general-purpose register, a segment
5311 register, a debug register, an MMX register, or whatever. Therefore
5312 there is no problem with registers of different types sharing an
5313 encoding value.
5314
5315 The encodings for the various classes of register are:
5316
5317 \b 8-bit general registers: \c{AL} is 0, \c{CL} is 1, \c{DL} is 2,
5318 \c{BL} is 3, \c{AH} is 4, \c{CH} is 5, \c{DH} is 6, and \c{BH} is
5319 7.
5320
5321 \b 16-bit general registers: \c{AX} is 0, \c{CX} is 1, \c{DX} is 2,
5322 \c{BX} is 3, \c{SP} is 4, \c{BP} is 5, \c{SI} is 6, and \c{DI} is 7.
5323
5324 \b 32-bit general registers: \c{EAX} is 0, \c{ECX} is 1, \c{EDX} is
5325 2, \c{EBX} is 3, \c{ESP} is 4, \c{EBP} is 5, \c{ESI} is 6, and
5326 \c{EDI} is 7.
5327
5328 \b \i{Segment registers}: \c{ES} is 0, \c{CS} is 1, \c{SS} is 2, \c{DS}
5329 is 3, \c{FS} is 4, and \c{GS} is 5.
5330
5331 \b \I{floating-point, registers}{Floating-point registers}: \c{ST0}
5332 is 0, \c{ST1} is 1, \c{ST2} is 2, \c{ST3} is 3, \c{ST4} is 4,
5333 \c{ST5} is 5, \c{ST6} is 6, and \c{ST7} is 7.
5334
5335 \b 64-bit \i{MMX registers}: \c{MM0} is 0, \c{MM1} is 1, \c{MM2} is 2,
5336 \c{MM3} is 3, \c{MM4} is 4, \c{MM5} is 5, \c{MM6} is 6, and \c{MM7}
5337 is 7.
5338
5339 \b \i{Control registers}: \c{CR0} is 0, \c{CR2} is 2, \c{CR3} is 3,
5340 and \c{CR4} is 4.
5341
5342 \b \i{Debug registers}: \c{DR0} is 0, \c{DR1} is 1, \c{DR2} is 2,
5343 \c{DR3} is 3, \c{DR6} is 6, and \c{DR7} is 7.
5344
5345 \b \i{Test registers}: \c{TR3} is 3, \c{TR4} is 4, \c{TR5} is 5,
5346 \c{TR6} is 6, and \c{TR7} is 7.
5347
5348 (Note that wherever a register name contains a number, that number
5349 is also the register value for that register.)
5350
5351 \S{iref-cc} \i{Condition Codes}
5352
5353 The available condition codes are given here, along with their
5354 numeric representations as part of opcodes. Many of these condition
5355 codes have synonyms, so several will be listed at a time.
5356
5357 In the following descriptions, the word `either', when applied to two
5358 possible trigger conditions, is used to mean `either or both'. If
5359 `either but not both' is meant, the phrase `exactly one of' is used.
5360
5361 \b \c{O} is 0 (trigger if the overflow flag is set); \c{NO} is 1.
5362
5363 \b \c{B}, \c{C} and \c{NAE} are 2 (trigger if the carry flag is
5364 set); \c{AE}, \c{NB} and \c{NC} are 3.
5365
5366 \b \c{E} and \c{Z} are 4 (trigger if the zero flag is set); \c{NE}
5367 and \c{NZ} are 5.
5368
5369 \b \c{BE} and \c{NA} are 6 (trigger if either of the carry or zero
5370 flags is set); \c{A} and \c{NBE} are 7.
5371
5372 \b \c{S} is 8 (trigger if the sign flag is set); \c{NS} is 9.
5373
5374 \b \c{P} and \c{PE} are 10 (trigger if the parity flag is set);
5375 \c{NP} and \c{PO} are 11.
5376
5377 \b \c{L} and \c{NGE} are 12 (trigger if exactly one of the sign and
5378 overflow flags is set); \c{GE} and \c{NL} are 13.
5379
5380 \b \c{LE} and \c{NG} are 14 (trigger if either the zero flag is set,
5381 or exactly one of the sign and overflow flags is set); \c{G} and
5382 \c{NLE} are 15.
5383
5384 Note that in all cases, the sense of a condition code may be
5385 reversed by changing the low bit of the numeric representation.
5386
5387 \S{iref-ea} Effective Address Encoding: \i{ModR/M} and \i{SIB}
5388
5389 An \i{effective address} is encoded in up to three parts: a ModR/M
5390 byte, an optional SIB byte, and an optional byte, word or doubleword
5391 displacement field.
5392
5393 The ModR/M byte consists of three fields: the \c{mod} field, ranging
5394 from 0 to 3, in the upper two bits of the byte, the \c{r/m} field,
5395 ranging from 0 to 7, in the lower three bits, and the spare
5396 (register) field in the middle (bit 3 to bit 5). The spare field is
5397 not relevant to the effective address being encoded, and either
5398 contains an extension to the instruction opcode or the register
5399 value of another operand.
5400
5401 The ModR/M system can be used to encode a direct register reference
5402 rather than a memory access. This is always done by setting the
5403 \c{mod} field to 3 and the \c{r/m} field to the register value of
5404 the register in question (it must be a general-purpose register, and
5405 the size of the register must already be implicit in the encoding of
5406 the rest of the instruction). In this case, the SIB byte and
5407 displacement field are both absent.
5408
5409 In 16-bit addressing mode (either \c{BITS 16} with no \c{67} prefix,
5410 or \c{BITS 32} with a \c{67} prefix), the SIB byte is never used.
5411 The general rules for \c{mod} and \c{r/m} (there is an exception,
5412 given below) are:
5413
5414 \b The \c{mod} field gives the length of the displacement field: 0
5415 means no displacement, 1 means one byte, and 2 means two bytes.
5416
5417 \b The \c{r/m} field encodes the combination of registers to be
5418 added to the displacement to give the accessed address: 0 means
5419 \c{BX+SI}, 1 means \c{BX+DI}, 2 means \c{BP+SI}, 3 means \c{BP+DI},
5420 4 means \c{SI} only, 5 means \c{DI} only, 6 means \c{BP} only, and 7
5421 means \c{BX} only.
5422
5423 However, there is a special case:
5424
5425 \b If \c{mod} is 0 and \c{r/m} is 6, the effective address encoded
5426 is not \c{[BP]} as the above rules would suggest, but instead
5427 \c{[disp16]}: the displacement field is present and is two bytes
5428 long, and no registers are added to the displacement.
5429
5430 Therefore the effective address \c{[BP]} cannot be encoded as
5431 efficiently as \c{[BX]}; so if you code \c{[BP]} in a program, NASM
5432 adds a notional 8-bit zero displacement, and sets \c{mod} to 1,
5433 \c{r/m} to 6, and the one-byte displacement field to 0.
5434
5435 In 32-bit addressing mode (either \c{BITS 16} with a \c{67} prefix,
5436 or \c{BITS 32} with no \c{67} prefix) the general rules (again,
5437 there are exceptions) for \c{mod} and \c{r/m} are:
5438
5439 \b The \c{mod} field gives the length of the displacement field: 0
5440 means no displacement, 1 means one byte, and 2 means four bytes.
5441
5442 \b If only one register is to be added to the displacement, and it
5443 is not \c{ESP}, the \c{r/m} field gives its register value, and the
5444 SIB byte is absent. If the \c{r/m} field is 4 (which would encode
5445 \c{ESP}), the SIB byte is present and gives the combination and
5446 scaling of registers to be added to the displacement.
5447
5448 If the SIB byte is present, it describes the combination of
5449 registers (an optional base register, and an optional index register
5450 scaled by multiplication by 1, 2, 4 or 8) to be added to the
5451 displacement. The SIB byte is divided into the \c{scale} field, in
5452 the top two bits, the \c{index} field in the next three, and the
5453 \c{base} field in the bottom three. The general rules are:
5454
5455 \b The \c{base} field encodes the register value of the base
5456 register.
5457
5458 \b The \c{index} field encodes the register value of the index
5459 register, unless it is 4, in which case no index register is used
5460 (so \c{ESP} cannot be used as an index register).
5461
5462 \b The \c{scale} field encodes the multiplier by which the index
5463 register is scaled before adding it to the base and displacement: 0
5464 encodes a multiplier of 1, 1 encodes 2, 2 encodes 4 and 3 encodes 8.
5465
5466 The exceptions to the 32-bit encoding rules are:
5467
5468 \b If \c{mod} is 0 and \c{r/m} is 5, the effective address encoded
5469 is not \c{[EBP]} as the above rules would suggest, but instead
5470 \c{[disp32]}: the displacement field is present and is four bytes
5471 long, and no registers are added to the displacement.
5472
5473 \b If \c{mod} is 0, \c{r/m} is 4 (meaning the SIB byte is present)
5474 and \c{base} is 4, the effective address encoded is not
5475 \c{[EBP+index]} as the above rules would suggest, but instead
5476 \c{[disp32+index]}: the displacement field is present and is four
5477 bytes long, and there is no base register (but the index register is
5478 still processed in the normal way).
5479
5480 \H{iref-flg} Key to Instruction Flags
5481
5482 Given along with each instruction in this appendix is a set of
5483 flags, denoting the type of the instruction. The types are as follows:
5484
5485 \b \c{8086}, \c{186}, \c{286}, \c{386}, \c{486}, \c{PENT} and \c{P6}
5486 denote the lowest processor type that supports the instruction. Most
5487 instructions run on all processors above the given type; those that
5488 do not are documented. The Pentium II contains no additional
5489 instructions beyond the P6 (Pentium Pro); from the point of view of
5490 its instruction set, it can be thought of as a P6 with MMX
5491 capability.
5492
5493 \b \c{CYRIX} indicates that the instruction is specific to Cyrix
5494 processors, for example the extra MMX instructions in the Cyrix
5495 extended MMX instruction set.
5496
5497 \b \c{FPU} indicates that the instruction is a floating-point one,
5498 and will only run on machines with a coprocessor (automatically
5499 including 486DX, Pentium and above).
5500
5501 \b \c{MMX} indicates that the instruction is an MMX one, and will
5502 run on MMX-capable Pentium processors and the Pentium II.
5503
5504 \b \c{PRIV} indicates that the instruction is a protected-mode
5505 management instruction. Many of these may only be used in protected
5506 mode, or only at privilege level zero.
5507
5508 \b \c{UNDOC} indicates that the instruction is an undocumented one,
5509 and not part of the official Intel Architecture; it may or may not
5510 be supported on any given machine.
5511
5512 \H{insAAA} \i\c{AAA}, \i\c{AAS}, \i\c{AAM}, \i\c{AAD}: ASCII
5513 Adjustments
5514
5515 \c AAA                           ; 37                   [8086]
5516
5517 \c AAS                           ; 3F                   [8086]
5518
5519 \c AAD                           ; D5 0A                [8086]
5520 \c AAD imm                       ; D5 ib                [8086]
5521
5522 \c AAM                           ; D4 0A                [8086]
5523 \c AAM imm                       ; D4 ib                [8086]
5524
5525 These instructions are used in conjunction with the add, subtract,
5526 multiply and divide instructions to perform binary-coded decimal
5527 arithmetic in \e{unpacked} (one BCD digit per byte - easy to
5528 translate to and from ASCII, hence the instruction names) form.
5529 There are also packed BCD instructions \c{DAA} and \c{DAS}: see
5530 \k{insDAA}.
5531
5532 \c{AAA} should be used after a one-byte \c{ADD} instruction whose
5533 destination was the \c{AL} register: by means of examining the value
5534 in the low nibble of \c{AL} and also the auxiliary carry flag
5535 \c{AF}, it determines whether the addition has overflowed, and
5536 adjusts it (and sets the carry flag) if so. You can add long BCD
5537 strings together by doing \c{ADD}/\c{AAA} on the low digits, then
5538 doing \c{ADC}/\c{AAA} on each subsequent digit.
5539
5540 \c{AAS} works similarly to \c{AAA}, but is for use after \c{SUB}
5541 instructions rather than \c{ADD}.
5542
5543 \c{AAM} is for use after you have multiplied two decimal digits
5544 together and left the result in \c{AL}: it divides \c{AL} by ten and
5545 stores the quotient in \c{AH}, leaving the remainder in \c{AL}. The
5546 divisor 10 can be changed by specifying an operand to the
5547 instruction: a particularly handy use of this is \c{AAM 16}, causing
5548 the two nibbles in \c{AL} to be separated into \c{AH} and \c{AL}.
5549
5550 \c{AAD} performs the inverse operation to \c{AAM}: it multiplies
5551 \c{AH} by ten, adds it to \c{AL}, and sets \c{AH} to zero. Again,
5552 the multiplier 10 can be changed.
5553
5554 \H{insADC} \i\c{ADC}: Add with Carry
5555
5556 \c ADC r/m8,reg8                 ; 10 /r                [8086]
5557 \c ADC r/m16,reg16               ; o16 11 /r            [8086]
5558 \c ADC r/m32,reg32               ; o32 11 /r            [386]
5559
5560 \c ADC reg8,r/m8                 ; 12 /r                [8086]
5561 \c ADC reg16,r/m16               ; o16 13 /r            [8086]
5562 \c ADC reg32,r/m32               ; o32 13 /r            [386]
5563
5564 \c ADC r/m8,imm8                 ; 80 /2 ib             [8086]
5565 \c ADC r/m16,imm16               ; o16 81 /2 iw         [8086]
5566 \c ADC r/m32,imm32               ; o32 81 /2 id         [386]
5567
5568 \c ADC r/m16,imm8                ; o16 83 /2 ib         [8086]
5569 \c ADC r/m32,imm8                ; o32 83 /2 ib         [386]
5570
5571 \c ADC AL,imm8                   ; 14 ib                [8086]
5572 \c ADC AX,imm16                  ; o16 15 iw            [8086]
5573 \c ADC EAX,imm32                 ; o32 15 id            [386]
5574
5575 \c{ADC} performs integer addition: it adds its two operands
5576 together, plus the value of the carry flag, and leaves the result in
5577 its destination (first) operand. The flags are set according to the
5578 result of the operation: in particular, the carry flag is affected
5579 and can be used by a subsequent \c{ADC} instruction.
5580
5581 In the forms with an 8-bit immediate second operand and a longer
5582 first operand, the second operand is considered to be signed, and is
5583 sign-extended to the length of the first operand. In these cases,
5584 the \c{BYTE} qualifier is necessary to force NASM to generate this
5585 form of the instruction.
5586
5587 To add two numbers without also adding the contents of the carry
5588 flag, use \c{ADD} (\k{insADD}).
5589
5590 \H{insADD} \i\c{ADD}: Add Integers
5591
5592 \c ADD r/m8,reg8                 ; 00 /r                [8086]
5593 \c ADD r/m16,reg16               ; o16 01 /r            [8086]
5594 \c ADD r/m32,reg32               ; o32 01 /r            [386]
5595
5596 \c ADD reg8,r/m8                 ; 02 /r                [8086]
5597 \c ADD reg16,r/m16               ; o16 03 /r            [8086]
5598 \c ADD reg32,r/m32               ; o32 03 /r            [386]
5599
5600 \c ADD r/m8,imm8                 ; 80 /0 ib             [8086]
5601 \c ADD r/m16,imm16               ; o16 81 /0 iw         [8086]
5602 \c ADD r/m32,imm32               ; o32 81 /0 id         [386]
5603
5604 \c ADD r/m16,imm8                ; o16 83 /0 ib         [8086]
5605 \c ADD r/m32,imm8                ; o32 83 /0 ib         [386]
5606
5607 \c ADD AL,imm8                   ; 04 ib                [8086]
5608 \c ADD AX,imm16                  ; o16 05 iw            [8086]
5609 \c ADD EAX,imm32                 ; o32 05 id            [386]
5610
5611 \c{ADD} performs integer addition: it adds its two operands
5612 together, and leaves the result in its destination (first) operand.
5613 The flags are set according to the result of the operation: in
5614 particular, the carry flag is affected and can be used by a
5615 subsequent \c{ADC} instruction (\k{insADC}).
5616
5617 In the forms with an 8-bit immediate second operand and a longer
5618 first operand, the second operand is considered to be signed, and is
5619 sign-extended to the length of the first operand. In these cases,
5620 the \c{BYTE} qualifier is necessary to force NASM to generate this
5621 form of the instruction.
5622
5623 \H{insAND} \i\c{AND}: Bitwise AND
5624
5625 \c AND r/m8,reg8                 ; 20 /r                [8086]
5626 \c AND r/m16,reg16               ; o16 21 /r            [8086]
5627 \c AND r/m32,reg32               ; o32 21 /r            [386]
5628
5629 \c AND reg8,r/m8                 ; 22 /r                [8086]
5630 \c AND reg16,r/m16               ; o16 23 /r            [8086]
5631 \c AND reg32,r/m32               ; o32 23 /r            [386]
5632
5633 \c AND r/m8,imm8                 ; 80 /4 ib             [8086]
5634 \c AND r/m16,imm16               ; o16 81 /4 iw         [8086]
5635 \c AND r/m32,imm32               ; o32 81 /4 id         [386]
5636
5637 \c AND r/m16,imm8                ; o16 83 /4 ib         [8086]
5638 \c AND r/m32,imm8                ; o32 83 /4 ib         [386]
5639
5640 \c AND AL,imm8                   ; 24 ib                [8086]
5641 \c AND AX,imm16                  ; o16 25 iw            [8086]
5642 \c AND EAX,imm32                 ; o32 25 id            [386]
5643
5644 \c{AND} performs a bitwise AND operation between its two operands
5645 (i.e. each bit of the result is 1 if and only if the corresponding
5646 bits of the two inputs were both 1), and stores the result in the
5647 destination (first) operand.
5648
5649 In the forms with an 8-bit immediate second operand and a longer
5650 first operand, the second operand is considered to be signed, and is
5651 sign-extended to the length of the first operand. In these cases,
5652 the \c{BYTE} qualifier is necessary to force NASM to generate this
5653 form of the instruction.
5654
5655 The MMX instruction \c{PAND} (see \k{insPAND}) performs the same
5656 operation on the 64-bit MMX registers.
5657
5658 \H{insARPL} \i\c{ARPL}: Adjust RPL Field of Selector
5659
5660 \c ARPL r/m16,reg16              ; 63 /r                [286,PRIV]
5661
5662 \c{ARPL} expects its two word operands to be segment selectors. It
5663 adjusts the RPL (requested privilege level - stored in the bottom
5664 two bits of the selector) field of the destination (first) operand
5665 to ensure that it is no less (i.e. no more privileged than) the RPL
5666 field of the source operand. The zero flag is set if and only if a
5667 change had to be made.
5668
5669 \H{insBOUND} \i\c{BOUND}: Check Array Index against Bounds
5670
5671 \c BOUND reg16,mem               ; o16 62 /r            [186]
5672 \c BOUND reg32,mem               ; o32 62 /r            [386]
5673
5674 \c{BOUND} expects its second operand to point to an area of memory
5675 containing two signed values of the same size as its first operand
5676 (i.e. two words for the 16-bit form; two doublewords for the 32-bit
5677 form). It performs two signed comparisons: if the value in the
5678 register passed as its first operand is less than the first of the
5679 in-memory values, or is greater than or equal to the second, it
5680 throws a BR exception. Otherwise, it does nothing.
5681
5682 \H{insBSF} \i\c{BSF}, \i\c{BSR}: Bit Scan
5683
5684 \c BSF reg16,r/m16               ; o16 0F BC /r         [386]
5685 \c BSF reg32,r/m32               ; o32 0F BC /r         [386]
5686
5687 \c BSR reg16,r/m16               ; o16 0F BD /r         [386]
5688 \c BSR reg32,r/m32               ; o32 0F BD /r         [386]
5689
5690 \c{BSF} searches for a set bit in its source (second) operand,
5691 starting from the bottom, and if it finds one, stores the index in
5692 its destination (first) operand. If no set bit is found, the
5693 contents of the destination operand are undefined.
5694
5695 \c{BSR} performs the same function, but searches from the top
5696 instead, so it finds the most significant set bit.
5697
5698 Bit indices are from 0 (least significant) to 15 or 31 (most
5699 significant).
5700
5701 \H{insBSWAP} \i\c{BSWAP}: Byte Swap
5702
5703 \c BSWAP reg32                   ; o32 0F C8+r          [486]
5704
5705 \c{BSWAP} swaps the order of the four bytes of a 32-bit register:
5706 bits 0-7 exchange places with bits 24-31, and bits 8-15 swap with
5707 bits 16-23. There is no explicit 16-bit equivalent: to byte-swap
5708 \c{AX}, \c{BX}, \c{CX} or \c{DX}, \c{XCHG} can be used.
5709
5710 \H{insBT} \i\c{BT}, \i\c{BTC}, \i\c{BTR}, \i\c{BTS}: Bit Test
5711
5712 \c BT r/m16,reg16                ; o16 0F A3 /r         [386]
5713 \c BT r/m32,reg32                ; o32 0F A3 /r         [386]
5714 \c BT r/m16,imm8                 ; o16 0F BA /4 ib      [386]
5715 \c BT r/m32,imm8                 ; o32 0F BA /4 ib      [386]
5716
5717 \c BTC r/m16,reg16               ; o16 0F BB /r         [386]
5718 \c BTC r/m32,reg32               ; o32 0F BB /r         [386]
5719 \c BTC r/m16,imm8                ; o16 0F BA /7 ib      [386]
5720 \c BTC r/m32,imm8                ; o32 0F BA /7 ib      [386]
5721
5722 \c BTR r/m16,reg16               ; o16 0F B3 /r         [386]
5723 \c BTR r/m32,reg32               ; o32 0F B3 /r         [386]
5724 \c BTR r/m16,imm8                ; o16 0F BA /6 ib      [386]
5725 \c BTR r/m32,imm8                ; o32 0F BA /6 ib      [386]
5726
5727 \c BTS r/m16,reg16               ; o16 0F AB /r         [386]
5728 \c BTS r/m32,reg32               ; o32 0F AB /r         [386]
5729 \c BTS r/m16,imm                 ; o16 0F BA /5 ib      [386]
5730 \c BTS r/m32,imm                 ; o32 0F BA /5 ib      [386]
5731
5732 These instructions all test one bit of their first operand, whose
5733 index is given by the second operand, and store the value of that
5734 bit into the carry flag. Bit indices are from 0 (least significant)
5735 to 15 or 31 (most significant).
5736
5737 In addition to storing the original value of the bit into the carry
5738 flag, \c{BTR} also resets (clears) the bit in the operand itself.
5739 \c{BTS} sets the bit, and \c{BTC} complements the bit. \c{BT} does
5740 not modify its operands.
5741
5742 The bit offset should be no greater than the size of the operand.
5743
5744 \H{insCALL} \i\c{CALL}: Call Subroutine
5745
5746 \c CALL imm                      ; E8 rw/rd             [8086]
5747 \c CALL imm:imm16                ; o16 9A iw iw         [8086]
5748 \c CALL imm:imm32                ; o32 9A id iw         [386]
5749 \c CALL FAR mem16                ; o16 FF /3            [8086]
5750 \c CALL FAR mem32                ; o32 FF /3            [386]
5751 \c CALL r/m16                    ; o16 FF /2            [8086]
5752 \c CALL r/m32                    ; o32 FF /2            [386]
5753
5754 \c{CALL} calls a subroutine, by means of pushing the current
5755 instruction pointer (\c{IP}) and optionally \c{CS} as well on the
5756 stack, and then jumping to a given address.
5757
5758 \c{CS} is pushed as well as \c{IP} if and only if the call is a far
5759 call, i.e. a destination segment address is specified in the
5760 instruction. The forms involving two colon-separated arguments are
5761 far calls; so are the \c{CALL FAR mem} forms.
5762
5763 You can choose between the two immediate \i{far call} forms (\c{CALL
5764 imm:imm}) by the use of the \c{WORD} and \c{DWORD} keywords: \c{CALL
5765 WORD 0x1234:0x5678}) or \c{CALL DWORD 0x1234:0x56789abc}.
5766
5767 The \c{CALL FAR mem} forms execute a far call by loading the
5768 destination address out of memory. The address loaded consists of 16
5769 or 32 bits of offset (depending on the operand size), and 16 bits of
5770 segment. The operand size may be overridden using \c{CALL WORD FAR
5771 mem} or \c{CALL DWORD FAR mem}.
5772
5773 The \c{CALL r/m} forms execute a \i{near call} (within the same
5774 segment), loading the destination address out of memory or out of a
5775 register. The keyword \c{NEAR} may be specified, for clarity, in
5776 these forms, but is not necessary. Again, operand size can be
5777 overridden using \c{CALL WORD mem} or \c{CALL DWORD mem}.
5778
5779 As a convenience, NASM does not require you to call a far procedure
5780 symbol by coding the cumbersome \c{CALL SEG routine:routine}, but
5781 instead allows the easier synonym \c{CALL FAR routine}.
5782
5783 The \c{CALL r/m} forms given above are near calls; NASM will accept
5784 the \c{NEAR} keyword (e.g. \c{CALL NEAR [address]}), even though it
5785 is not strictly necessary.
5786
5787 \H{insCBW} \i\c{CBW}, \i\c{CWD}, \i\c{CDQ}, \i\c{CWDE}: Sign Extensions
5788
5789 \c CBW                           ; o16 98               [8086]
5790 \c CWD                           ; o16 99               [8086]
5791 \c CDQ                           ; o32 99               [386]
5792 \c CWDE                          ; o32 98               [386]
5793
5794 All these instructions sign-extend a short value into a longer one,
5795 by replicating the top bit of the original value to fill the
5796 extended one.
5797
5798 \c{CBW} extends \c{AL} into \c{AX} by repeating the top bit of
5799 \c{AL} in every bit of \c{AH}. \c{CWD} extends \c{AX} into \c{DX:AX}
5800 by repeating the top bit of \c{AX} throughout \c{DX}. \c{CWDE}
5801 extends \c{AX} into \c{EAX}, and \c{CDQ} extends \c{EAX} into
5802 \c{EDX:EAX}.
5803
5804 \H{insCLC} \i\c{CLC}, \i\c{CLD}, \i\c{CLI}, \i\c{CLTS}: Clear Flags
5805
5806 \c CLC                           ; F8                   [8086]
5807 \c CLD                           ; FC                   [8086]
5808 \c CLI                           ; FA                   [8086]
5809 \c CLTS                          ; 0F 06                [286,PRIV]
5810
5811 These instructions clear various flags. \c{CLC} clears the carry
5812 flag; \c{CLD} clears the direction flag; \c{CLI} clears the
5813 interrupt flag (thus disabling interrupts); and \c{CLTS} clears the
5814 task-switched (\c{TS}) flag in \c{CR0}.
5815
5816 To set the carry, direction, or interrupt flags, use the \c{STC},
5817 \c{STD} and \c{STI} instructions (\k{insSTC}). To invert the carry
5818 flag, use \c{CMC} (\k{insCMC}).
5819
5820 \H{insCMC} \i\c{CMC}: Complement Carry Flag
5821
5822 \c CMC                           ; F5                   [8086]
5823
5824 \c{CMC} changes the value of the carry flag: if it was 0, it sets it
5825 to 1, and vice versa.
5826
5827 \H{insCMOVcc} \i\c{CMOVcc}: Conditional Move
5828
5829 \c CMOVcc reg16,r/m16            ; o16 0F 40+cc /r      [P6]
5830 \c CMOVcc reg32,r/m32            ; o32 0F 40+cc /r      [P6]
5831
5832 \c{CMOV} moves its source (second) operand into its destination
5833 (first) operand if the given condition code is satisfied; otherwise
5834 it does nothing.
5835
5836 For a list of condition codes, see \k{iref-cc}.
5837
5838 Although the \c{CMOV} instructions are flagged \c{P6} above, they
5839 may not be supported by all Pentium Pro processors; the \c{CPUID}
5840 instruction (\k{insCPUID}) will return a bit which indicates whether
5841 conditional moves are supported.
5842
5843 \H{insCMP} \i\c{CMP}: Compare Integers
5844
5845 \c CMP r/m8,reg8                 ; 38 /r                [8086]
5846 \c CMP r/m16,reg16               ; o16 39 /r            [8086]
5847 \c CMP r/m32,reg32               ; o32 39 /r            [386]
5848
5849 \c CMP reg8,r/m8                 ; 3A /r                [8086]
5850 \c CMP reg16,r/m16               ; o16 3B /r            [8086]
5851 \c CMP reg32,r/m32               ; o32 3B /r            [386]
5852
5853 \c CMP r/m8,imm8                 ; 80 /0 ib             [8086]
5854 \c CMP r/m16,imm16               ; o16 81 /0 iw         [8086]
5855 \c CMP r/m32,imm32               ; o32 81 /0 id         [386]
5856
5857 \c CMP r/m16,imm8                ; o16 83 /0 ib         [8086]
5858 \c CMP r/m32,imm8                ; o32 83 /0 ib         [386]
5859
5860 \c CMP AL,imm8                   ; 3C ib                [8086]
5861 \c CMP AX,imm16                  ; o16 3D iw            [8086]
5862 \c CMP EAX,imm32                 ; o32 3D id            [386]
5863
5864 \c{CMP} performs a `mental' subtraction of its second operand from
5865 its first operand, and affects the flags as if the subtraction had
5866 taken place, but does not store the result of the subtraction
5867 anywhere.
5868
5869 In the forms with an 8-bit immediate second operand and a longer
5870 first operand, the second operand is considered to be signed, and is
5871 sign-extended to the length of the first operand. In these cases,
5872 the \c{BYTE} qualifier is necessary to force NASM to generate this
5873 form of the instruction.
5874
5875 \H{insCMPSB} \i\c{CMPSB}, \i\c{CMPSW}, \i\c{CMPSD}: Compare Strings
5876
5877 \c CMPSB                         ; A6                   [8086]
5878 \c CMPSW                         ; o16 A7               [8086]
5879 \c CMPSD                         ; o32 A7               [386]
5880
5881 \c{CMPSB} compares the byte at \c{[DS:SI]} or \c{[DS:ESI]} with the
5882 byte at \c{[ES:DI]} or \c{[ES:EDI]}, and sets the flags accordingly.
5883 It then increments or decrements (depending on the direction flag:
5884 increments if the flag is clear, decrements if it is set) \c{SI} and
5885 \c{DI} (or \c{ESI} and \c{EDI}).
5886
5887 The registers used are \c{SI} and \c{DI} if the address size is 16
5888 bits, and \c{ESI} and \c{EDI} if it is 32 bits. If you need to use
5889 an address size not equal to the current \c{BITS} setting, you can
5890 use an explicit \i\c{a16} or \i\c{a32} prefix.
5891
5892 The segment register used to load from \c{[SI]} or \c{[ESI]} can be
5893 overridden by using a segment register name as a prefix (for
5894 example, \c{es cmpsb}). The use of \c{ES} for the load from \c{[DI]}
5895 or \c{[EDI]} cannot be overridden.
5896
5897 \c{CMPSW} and \c{CMPSD} work in the same way, but they compare a
5898 word or a doubleword instead of a byte, and increment or decrement
5899 the addressing registers by 2 or 4 instead of 1.
5900
5901 The \c{REPE} and \c{REPNE} prefixes (equivalently, \c{REPZ} and
5902 \c{REPNZ}) may be used to repeat the instruction up to \c{CX} (or
5903 \c{ECX} - again, the address size chooses which) times until the
5904 first unequal or equal byte is found.
5905
5906 \H{insCMPXCHG} \i\c{CMPXCHG}, \i\c{CMPXCHG486}: Compare and Exchange
5907
5908 \c CMPXCHG r/m8,reg8             ; 0F B0 /r             [PENT]
5909 \c CMPXCHG r/m16,reg16           ; o16 0F B1 /r         [PENT]
5910 \c CMPXCHG r/m32,reg32           ; o32 0F B1 /r         [PENT]
5911
5912 \c CMPXCHG486 r/m8,reg8          ; 0F A6 /r             [486,UNDOC]
5913 \c CMPXCHG486 r/m16,reg16        ; o16 0F A7 /r         [486,UNDOC]
5914 \c CMPXCHG486 r/m32,reg32        ; o32 0F A7 /r         [486,UNDOC]
5915
5916 These two instructions perform exactly the same operation; however,
5917 apparently some (not all) 486 processors support it under a
5918 non-standard opcode, so NASM provides the undocumented
5919 \c{CMPXCHG486} form to generate the non-standard opcode.
5920
5921 \c{CMPXCHG} compares its destination (first) operand to the value in
5922 \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} (depending on the size of the
5923 instruction). If they are equal, it copies its source (second)
5924 operand into the destination and sets the zero flag. Otherwise, it
5925 clears the zero flag and leaves the destination alone.
5926
5927 \c{CMPXCHG} is intended to be used for atomic operations in
5928 multitasking or multiprocessor environments. To safely update a
5929 value in shared memory, for example, you might load the value into
5930 \c{EAX}, load the updated value into \c{EBX}, and then execute the
5931 instruction \c{lock cmpxchg [value],ebx}. If \c{value} has not
5932 changed since being loaded, it is updated with your desired new
5933 value, and the zero flag is set to let you know it has worked. (The
5934 \c{LOCK} prefix prevents another processor doing anything in the
5935 middle of this operation: it guarantees atomicity.) However, if
5936 another processor has modified the value in between your load and
5937 your attempted store, the store does not happen, and you are
5938 notified of the failure by a cleared zero flag, so you can go round
5939 and try again.
5940
5941 \H{insCMPXCHG8B} \i\c{CMPXCHG8B}: Compare and Exchange Eight Bytes
5942
5943 \c CMPXCHG8B mem                 ; 0F C7 /1             [PENT]
5944
5945 This is a larger and more unwieldy version of \c{CMPXCHG}: it
5946 compares the 64-bit (eight-byte) value stored at \c{[mem]} with the
5947 value in \c{EDX:EAX}. If they are equal, it sets the zero flag and
5948 stores \c{ECX:EBX} into the memory area. If they are unequal, it
5949 clears the zero flag and leaves the memory area untouched.
5950
5951 \H{insCPUID} \i\c{CPUID}: Get CPU Identification Code
5952
5953 \c CPUID                         ; 0F A2                [PENT]
5954
5955 \c{CPUID} returns various information about the processor it is
5956 being executed on. It fills the four registers \c{EAX}, \c{EBX},
5957 \c{ECX} and \c{EDX} with information, which varies depending on the
5958 input contents of \c{EAX}.
5959
5960 \c{CPUID} also acts as a barrier to serialise instruction execution:
5961 executing the \c{CPUID} instruction guarantees that all the effects
5962 (memory modification, flag modification, register modification) of
5963 previous instructions have been completed before the next
5964 instruction gets fetched.
5965
5966 The information returned is as follows:
5967
5968 \b If \c{EAX} is zero on input, \c{EAX} on output holds the maximum
5969 acceptable input value of \c{EAX}, and \c{EBX:EDX:ECX} contain the
5970 string \c{"GenuineIntel"} (or not, if you have a clone processor).
5971 That is to say, \c{EBX} contains \c{"Genu"} (in NASM's own sense of
5972 character constants, described in \k{chrconst}), \c{EDX} contains
5973 \c{"ineI"} and \c{ECX} contains \c{"ntel"}.
5974
5975 \b If \c{EAX} is one on input, \c{EAX} on output contains version
5976 information about the processor, and \c{EDX} contains a set of
5977 feature flags, showing the presence and absence of various features.
5978 For example, bit 8 is set if the \c{CMPXCHG8B} instruction
5979 (\k{insCMPXCHG8B}) is supported, bit 15 is set if the conditional
5980 move instructions (\k{insCMOVcc} and \k{insFCMOVB}) are supported,
5981 and bit 23 is set if MMX instructions are supported.
5982
5983 \b If \c{EAX} is two on input, \c{EAX}, \c{EBX}, \c{ECX} and \c{EDX}
5984 all contain information about caches and TLBs (Translation Lookahead
5985 Buffers).
5986
5987 For more information on the data returned from \c{CPUID}, see the
5988 documentation on Intel's web site.
5989
5990 \H{insDAA} \i\c{DAA}, \i\c{DAS}: Decimal Adjustments
5991
5992 \c DAA                           ; 27                   [8086]
5993 \c DAS                           ; 2F                   [8086]
5994
5995 These instructions are used in conjunction with the add and subtract
5996 instructions to perform binary-coded decimal arithmetic in
5997 \e{packed} (one BCD digit per nibble) form. For the unpacked
5998 equivalents, see \k{insAAA}.
5999
6000 \c{DAA} should be used after a one-byte \c{ADD} instruction whose
6001 destination was the \c{AL} register: by means of examining the value
6002 in the \c{AL} and also the auxiliary carry flag \c{AF}, it
6003 determines whether either digit of the addition has overflowed, and
6004 adjusts it (and sets the carry and auxiliary-carry flags) if so. You
6005 can add long BCD strings together by doing \c{ADD}/\c{DAA} on the
6006 low two digits, then doing \c{ADC}/\c{DAA} on each subsequent pair
6007 of digits.
6008
6009 \c{DAS} works similarly to \c{DAA}, but is for use after \c{SUB}
6010 instructions rather than \c{ADD}.
6011
6012 \H{insDEC} \i\c{DEC}: Decrement Integer
6013
6014 \c DEC reg16                     ; o16 48+r             [8086]
6015 \c DEC reg32                     ; o32 48+r             [386]
6016 \c DEC r/m8                      ; FE /1                [8086]
6017 \c DEC r/m16                     ; o16 FF /1            [8086]
6018 \c DEC r/m32                     ; o32 FF /1            [386]
6019
6020 \c{DEC} subtracts 1 from its operand. It does \e{not} affect the
6021 carry flag: to affect the carry flag, use \c{SUB something,1} (see
6022 \k{insSUB}). See also \c{INC} (\k{insINC}).
6023
6024 \H{insDIV} \i\c{DIV}: Unsigned Integer Divide
6025
6026 \c DIV r/m8                      ; F6 /6                [8086]
6027 \c DIV r/m16                     ; o16 F7 /6            [8086]
6028 \c DIV r/m32                     ; o32 F7 /6            [386]
6029
6030 \c{DIV} performs unsigned integer division. The explicit operand
6031 provided is the divisor; the dividend and destination operands are
6032 implicit, in the following way:
6033
6034 \b For \c{DIV r/m8}, \c{AX} is divided by the given operand; the
6035 quotient is stored in \c{AL} and the remainder in \c{AH}.
6036
6037 \b For \c{DIV r/m16}, \c{DX:AX} is divided by the given operand; the
6038 quotient is stored in \c{AX} and the remainder in \c{DX}.
6039
6040 \b For \c{DIV r/m32}, \c{EDX:EAX} is divided by the given operand;
6041 the quotient is stored in \c{EAX} and the remainder in \c{EDX}.
6042
6043 Signed integer division is performed by the \c{IDIV} instruction:
6044 see \k{insIDIV}.
6045
6046 \H{insEMMS} \i\c{EMMS}: Empty MMX State
6047
6048 \c EMMS                          ; 0F 77                [PENT,MMX]
6049
6050 \c{EMMS} sets the FPU tag word (marking which floating-point
6051 registers are available) to all ones, meaning all registers are
6052 available for the FPU to use. It should be used after executing MMX
6053 instructions and before executing any subsequent floating-point
6054 operations.
6055
6056 \H{insENTER} \i\c{ENTER}: Create Stack Frame
6057
6058 \c ENTER imm,imm                 ; C8 iw ib             [186]
6059
6060 \c{ENTER} constructs a stack frame for a high-level language
6061 procedure call. The first operand (the \c{iw} in the opcode
6062 definition above refers to the first operand) gives the amount of
6063 stack space to allocate for local variables; the second (the \c{ib}
6064 above) gives the nesting level of the procedure (for languages like
6065 Pascal, with nested procedures).
6066
6067 The function of \c{ENTER}, with a nesting level of zero, is
6068 equivalent to
6069
6070 \c           PUSH EBP            ; or PUSH BP         in 16 bits
6071 \c           MOV EBP,ESP         ; or MOV BP,SP       in 16 bits
6072 \c           SUB ESP,operand1    ; or SUB SP,operand1 in 16 bits
6073
6074 This creates a stack frame with the procedure parameters accessible
6075 upwards from \c{EBP}, and local variables accessible downwards from
6076 \c{EBP}.
6077
6078 With a nesting level of one, the stack frame created is 4 (or 2)
6079 bytes bigger, and the value of the final frame pointer \c{EBP} is
6080 accessible in memory at \c{[EBP-4]}.
6081
6082 This allows \c{ENTER}, when called with a nesting level of two, to
6083 look at the stack frame described by the \e{previous} value of
6084 \c{EBP}, find the frame pointer at offset -4 from that, and push it
6085 along with its new frame pointer, so that when a level-two procedure
6086 is called from within a level-one procedure, \c{[EBP-4]} holds the
6087 frame pointer of the most recent level-one procedure call and
6088 \c{[EBP-8]} holds that of the most recent level-two call. And so on,
6089 for nesting levels up to 31.
6090
6091 Stack frames created by \c{ENTER} can be destroyed by the \c{LEAVE}
6092 instruction: see \k{insLEAVE}.
6093
6094 \H{insF2XM1} \i\c{F2XM1}: Calculate 2**X-1
6095
6096 \c F2XM1                         ; D9 F0                [8086,FPU]
6097
6098 \c{F2XM1} raises 2 to the power of \c{ST0}, subtracts one, and
6099 stores the result back into \c{ST0}. The initial contents of \c{ST0}
6100 must be a number in the range -1 to +1.
6101
6102 \H{insFABS} \i\c{FABS}: Floating-Point Absolute Value
6103
6104 \c FABS                          ; D9 E1                [8086,FPU]
6105
6106 \c{FABS} computes the absolute value of \c{ST0}, storing the result
6107 back in \c{ST0}.
6108
6109 \H{insFADD} \i\c{FADD}, \i\c{FADDP}: Floating-Point Addition
6110
6111 \c FADD mem32                    ; D8 /0                [8086,FPU]
6112 \c FADD mem64                    ; DC /0                [8086,FPU]
6113
6114 \c FADD fpureg                   ; D8 C0+r              [8086,FPU]
6115 \c FADD ST0,fpureg               ; D8 C0+r              [8086,FPU]
6116
6117 \c FADD TO fpureg                ; DC C0+r              [8086,FPU]
6118 \c FADD fpureg,ST0               ; DC C0+r              [8086,FPU]
6119
6120 \c FADDP fpureg                  ; DE C0+r              [8086,FPU]
6121 \c FADDP fpureg,ST0              ; DE C0+r              [8086,FPU]
6122
6123 \c{FADD}, given one operand, adds the operand to \c{ST0} and stores
6124 the result back in \c{ST0}. If the operand has the \c{TO} modifier,
6125 the result is stored in the register given rather than in \c{ST0}.
6126
6127 \c{FADDP} performs the same function as \c{FADD TO}, but pops the
6128 register stack after storing the result.
6129
6130 The given two-operand forms are synonyms for the one-operand forms.
6131
6132 \H{insFBLD} \i\c{FBLD}, \i\c{FBSTP}: BCD Floating-Point Load and Store
6133
6134 \c FBLD mem80                    ; DF /4                [8086,FPU]
6135 \c FBSTP mem80                   ; DF /6                [8086,FPU]
6136
6137 \c{FBLD} loads an 80-bit (ten-byte) packed binary-coded decimal
6138 number from the given memory address, converts it to a real, and
6139 pushes it on the register stack. \c{FBSTP} stores the value of
6140 \c{ST0}, in packed BCD, at the given address and then pops the
6141 register stack.
6142
6143 \H{insFCHS} \i\c{FCHS}: Floating-Point Change Sign
6144
6145 \c FCHS                          ; D9 E0                [8086,FPU]
6146
6147 \c{FCHS} negates the number in \c{ST0}: negative numbers become
6148 positive, and vice versa.
6149
6150 \H{insFCLEX} \i\c{FCLEX}, \{FNCLEX}: Clear Floating-Point Exceptions
6151
6152 \c FCLEX                         ; 9B DB E2             [8086,FPU]
6153 \c FNCLEX                        ; DB E2                [8086,FPU]
6154
6155 \c{FCLEX} clears any floating-point exceptions which may be pending.
6156 \c{FNCLEX} does the same thing but doesn't wait for previous
6157 floating-point operations (including the \e{handling} of pending
6158 exceptions) to finish first.
6159
6160 \H{insFCMOVB} \i\c{FCMOVcc}: Floating-Point Conditional Move
6161
6162 \c FCMOVB fpureg                 ; DA C0+r              [P6,FPU]
6163 \c FCMOVB ST0,fpureg             ; DA C0+r              [P6,FPU]
6164
6165 \c FCMOVBE fpureg                ; DA D0+r              [P6,FPU]
6166 \c FCMOVBE ST0,fpureg            ; DA D0+r              [P6,FPU]
6167
6168 \c FCMOVE fpureg                 ; DA C8+r              [P6,FPU]
6169 \c FCMOVE ST0,fpureg             ; DA C8+r              [P6,FPU]
6170
6171 \c FCMOVNB fpureg                ; DB C0+r              [P6,FPU]
6172 \c FCMOVNB ST0,fpureg            ; DB C0+r              [P6,FPU]
6173
6174 \c FCMOVNBE fpureg               ; DB D0+r              [P6,FPU]
6175 \c FCMOVNBE ST0,fpureg           ; DB D0+r              [P6,FPU]
6176
6177 \c FCMOVNE fpureg                ; DB C8+r              [P6,FPU]
6178 \c FCMOVNE ST0,fpureg            ; DB C8+r              [P6,FPU]
6179
6180 \c FCMOVNU fpureg                ; DB D8+r              [P6,FPU]
6181 \c FCMOVNU ST0,fpureg            ; DB D8+r              [P6,FPU]
6182
6183 \c FCMOVU fpureg                 ; DA D8+r              [P6,FPU]
6184 \c FCMOVU ST0,fpureg             ; DA D8+r              [P6,FPU]
6185
6186 The \c{FCMOV} instructions perform conditional move operations: each
6187 of them moves the contents of the given register into \c{ST0} if its
6188 condition is satisfied, and does nothing if not.
6189
6190 The conditions are not the same as the standard condition codes used
6191 with conditional jump instructions. The conditions \c{B}, \c{BE},
6192 \c{NB}, \c{NBE}, \c{E} and \c{NE} are exactly as normal, but none of
6193 the other standard ones are supported. Instead, the condition \c{U}
6194 and its counterpart \c{NU} are provided; the \c{U} condition is
6195 satisfied if the last two floating-point numbers compared were
6196 \e{unordered}, i.e. they were not equal but neither one could be
6197 said to be greater than the other, for example if they were NaNs.
6198 (The flag state which signals this is the setting of the parity
6199 flag: so the \c{U} condition is notionally equivalent to \c{PE}, and
6200 \c{NU} is equivalent to \c{PO}.)
6201
6202 The \c{FCMOV} conditions test the main processor's status flags, not
6203 the FPU status flags, so using \c{FCMOV} directly after \c{FCOM}
6204 will not work. Instead, you should either use \c{FCOMI} which writes
6205 directly to the main CPU flags word, or use \c{FSTSW} to extract the
6206 FPU flags.
6207
6208 Although the \c{FCMOV} instructions are flagged \c{P6} above, they
6209 may not be supported by all Pentium Pro processors; the \c{CPUID}
6210 instruction (\k{insCPUID}) will return a bit which indicates whether
6211 conditional moves are supported.
6212
6213 \H{insFCOM} \i\c{FCOM}, \i\c{FCOMP}, \i\c{FCOMPP}, \i\c{FCOMI}, \i\c{FCOMIP}: Floating-Point Compare
6214
6215 \c FCOM mem32                    ; D8 /2                [8086,FPU]
6216 \c FCOM mem64                    ; DC /2                [8086,FPU]
6217 \c FCOM fpureg                   ; D8 D0+r              [8086,FPU]
6218 \c FCOM ST0,fpureg               ; D8 D0+r              [8086,FPU]
6219
6220 \c FCOMP mem32                   ; D8 /3                [8086,FPU]
6221 \c FCOMP mem64                   ; DC /3                [8086,FPU]
6222 \c FCOMP fpureg                  ; D8 D8+r              [8086,FPU]
6223 \c FCOMP ST0,fpureg              ; D8 D8+r              [8086,FPU]
6224
6225 \c FCOMPP                        ; DE D9                [8086,FPU]
6226
6227 \c FCOMI fpureg                  ; DB F0+r              [P6,FPU]
6228 \c FCOMI ST0,fpureg              ; DB F0+r              [P6,FPU]
6229
6230 \c FCOMIP fpureg                 ; DF F0+r              [P6,FPU]
6231 \c FCOMIP ST0,fpureg             ; DF F0+r              [P6,FPU]
6232
6233 \c{FCOM} compares \c{ST0} with the given operand, and sets the FPU
6234 flags accordingly. \c{ST0} is treated as the left-hand side of the
6235 comparison, so that the carry flag is set (for a `less-than' result)
6236 if \c{ST0} is less than the given operand.
6237
6238 \c{FCOMP} does the same as \c{FCOM}, but pops the register stack
6239 afterwards. \c{FCOMPP} compares \c{ST0} with \c{ST1} and then pops
6240 the register stack twice.
6241
6242 \c{FCOMI} and \c{FCOMIP} work like the corresponding forms of
6243 \c{FCOM} and \c{FCOMP}, but write their results directly to the CPU
6244 flags register rather than the FPU status word, so they can be
6245 immediately followed by conditional jump or conditional move
6246 instructions.
6247
6248 The \c{FCOM} instructions differ from the \c{FUCOM} instructions
6249 (\k{insFUCOM}) only in the way they handle quiet NaNs: \c{FUCOM}
6250 will handle them silently and set the condition code flags to an
6251 `unordered' result, whereas \c{FCOM} will generate an exception.
6252
6253 \H{insFCOS} \i\c{FCOS}: Cosine
6254
6255 \c FCOS                          ; D9 FF                [386,FPU]
6256
6257 \c{FCOS} computes the cosine of \c{ST0} (in radians), and stores the
6258 result in \c{ST0}. See also \c{FSINCOS} (\k{insFSIN}).
6259
6260 \H{insFDECSTP} \i\c{FDECSTP}: Decrement Floating-Point Stack Pointer
6261
6262 \c FDECSTP                       ; D9 F6                [8086,FPU]
6263
6264 \c{FDECSTP} decrements the `top' field in the floating-point status
6265 word. This has the effect of rotating the FPU register stack by one,
6266 as if the contents of \c{ST7} had been pushed on the stack. See also
6267 \c{FINCSTP} (\k{insFINCSTP}).
6268
6269 \H{insFDISI} \i\c{FxDISI}, \i\c{FxENI}: Disable and Enable Floating-Point Interrupts
6270
6271 \c FDISI                         ; 9B DB E1             [8086,FPU]
6272 \c FNDISI                        ; DB E1                [8086,FPU]
6273
6274 \c FENI                          ; 9B DB E0             [8086,FPU]
6275 \c FNENI                         ; DB E0                [8086,FPU]
6276
6277 \c{FDISI} and \c{FENI} disable and enable floating-point interrupts.
6278 These instructions are only meaningful on original 8087 processors:
6279 the 287 and above treat them as no-operation instructions.
6280
6281 \c{FNDISI} and \c{FNENI} do the same thing as \c{FDISI} and \c{FENI}
6282 respectively, but without waiting for the floating-point processor
6283 to finish what it was doing first.
6284
6285 \H{insFDIV} \i\c{FDIV}, \i\c{FDIVP}, \i\c{FDIVR}, \i\c{FDIVRP}: Floating-Point Division
6286
6287 \c FDIV mem32                    ; D8 /6                [8086,FPU]
6288 \c FDIV mem64                    ; DC /6                [8086,FPU]
6289
6290 \c FDIV fpureg                   ; D8 F0+r              [8086,FPU]
6291 \c FDIV ST0,fpureg               ; D8 F0+r              [8086,FPU]
6292
6293 \c FDIV TO fpureg                ; DC F8+r              [8086,FPU]
6294 \c FDIV fpureg,ST0               ; DC F8+r              [8086,FPU]
6295
6296 \c FDIVR mem32                   ; D8 /0                [8086,FPU]
6297 \c FDIVR mem64                   ; DC /0                [8086,FPU]
6298
6299 \c FDIVR fpureg                  ; D8 F8+r              [8086,FPU]
6300 \c FDIVR ST0,fpureg              ; D8 F8+r              [8086,FPU]
6301
6302 \c FDIVR TO fpureg               ; DC F0+r              [8086,FPU]
6303 \c FDIVR fpureg,ST0              ; DC F0+r              [8086,FPU]
6304
6305 \c FDIVP fpureg                  ; DE F8+r              [8086,FPU]
6306 \c FDIVP fpureg,ST0              ; DE F8+r              [8086,FPU]
6307
6308 \c FDIVRP fpureg                 ; DE F0+r              [8086,FPU]
6309 \c FDIVRP fpureg,ST0             ; DE F0+r              [8086,FPU]
6310
6311 \c{FDIV} divides \c{ST0} by the given operand and stores the result
6312 back in \c{ST0}, unless the \c{TO} qualifier is given, in which case
6313 it divides the given operand by \c{ST0} and stores the result in the
6314 operand.
6315
6316 \c{FDIVR} does the same thing, but does the division the other way
6317 up: so if \c{TO} is not given, it divides the given operand by
6318 \c{ST0} and stores the result in \c{ST0}, whereas if \c{TO} is given
6319 it divides \c{ST0} by its operand and stores the result in the
6320 operand.
6321
6322 \c{FDIVP} operates like \c{FDIV TO}, but pops the register stack
6323 once it has finished. \c{FDIVRP} operates like \c{FDIVR TO}, but
6324 pops the register stack once it has finished.
6325
6326 \H{insFFREE} \i\c{FFREE}: Flag Floating-Point Register as Unused
6327
6328 \c FFREE fpureg                  ; DD C0+r              [8086,FPU]
6329
6330 \c{FFREE} marks the given register as being empty.
6331
6332 \H{insFIADD} \i\c{FIADD}: Floating-Point/Integer Addition
6333
6334 \c FIADD mem16                   ; DE /0                [8086,FPU]
6335 \c FIADD mem32                   ; DA /0                [8086,FPU]
6336
6337 \c{FIADD} adds the 16-bit or 32-bit integer stored in the given
6338 memory location to \c{ST0}, storing the result in \c{ST0}.
6339
6340 \H{insFICOM} \i\c{FICOM}, \i\c{FICOMP}: Floating-Point/Integer Compare
6341
6342 \c FICOM mem16                   ; DE /2                [8086,FPU]
6343 \c FICOM mem32                   ; DA /2                [8086,FPU]
6344
6345 \c FICOMP mem16                  ; DE /3                [8086,FPU]
6346 \c FICOMP mem32                  ; DA /3                [8086,FPU]
6347
6348 \c{FICOM} compares \c{ST0} with the 16-bit or 32-bit integer stored
6349 in the given memory location, and sets the FPU flags accordingly.
6350 \c{FICOMP} does the same, but pops the register stack afterwards.
6351
6352 \H{insFIDIV} \i\c{FIDIV}, \i\c{FIDIVR}: Floating-Point/Integer Division
6353
6354 \c FIDIV mem16                   ; DE /6                [8086,FPU]
6355 \c FIDIV mem32                   ; DA /6                [8086,FPU]
6356
6357 \c FIDIVR mem16                  ; DE /0                [8086,FPU]
6358 \c FIDIVR mem32                  ; DA /0                [8086,FPU]
6359
6360 \c{FIDIV} divides \c{ST0} by the 16-bit or 32-bit integer stored in
6361 the given memory location, and stores the result in \c{ST0}.
6362 \c{FIDIVR} does the division the other way up: it divides the
6363 integer by \c{ST0}, but still stores the result in \c{ST0}.
6364
6365 \H{insFILD} \i\c{FILD}, \i\c{FIST}, \i\c{FISTP}: Floating-Point/Integer Conversion
6366
6367 \c FILD mem16                    ; DF /0                [8086,FPU]
6368 \c FILD mem32                    ; DB /0                [8086,FPU]
6369 \c FILD mem64                    ; DF /5                [8086,FPU]
6370
6371 \c FIST mem16                    ; DF /2                [8086,FPU]
6372 \c FIST mem32                    ; DB /2                [8086,FPU]
6373
6374 \c FISTP mem16                   ; DF /3                [8086,FPU]
6375 \c FISTP mem32                   ; DB /3                [8086,FPU]
6376 \c FISTP mem64                   ; DF /0                [8086,FPU]
6377
6378 \c{FILD} loads an integer out of a memory location, converts it to a
6379 real, and pushes it on the FPU register stack. \c{FIST} converts
6380 \c{ST0} to an integer and stores that in memory; \c{FISTP} does the
6381 same as \c{FIST}, but pops the register stack afterwards.
6382
6383 \H{insFIMUL} \i\c{FIMUL}: Floating-Point/Integer Multiplication
6384
6385 \c FIMUL mem16                   ; DE /1                [8086,FPU]
6386 \c FIMUL mem32                   ; DA /1                [8086,FPU]
6387
6388 \c{FIMUL} multiplies \c{ST0} by the 16-bit or 32-bit integer stored
6389 in the given memory location, and stores the result in \c{ST0}.
6390
6391 \H{insFINCSTP} \i\c{FINCSTP}: Increment Floating-Point Stack Pointer
6392
6393 \c FINCSTP                       ; D9 F7                [8086,FPU]
6394
6395 \c{FINCSTP} increments the `top' field in the floating-point status
6396 word. This has the effect of rotating the FPU register stack by one,
6397 as if the register stack had been popped; however, unlike the
6398 popping of the stack performed by many FPU instructions, it does not
6399 flag the new \c{ST7} (previously \c{ST0}) as empty. See also
6400 \c{FDECSTP} (\k{insFDECSTP}).
6401
6402 \H{insFINIT} \i\c{FINIT}, \i\c{FNINIT}: Initialise Floating-Point Unit
6403
6404 \c FINIT                         ; 9B DB E3             [8086,FPU]
6405 \c FNINIT                        ; DB E3                [8086,FPU]
6406
6407 \c{FINIT} initialises the FPU to its default state. It flags all
6408 registers as empty, though it does not actually change their values.
6409 \c{FNINIT} does the same, without first waiting for pending
6410 exceptions to clear.
6411
6412 \H{insFISUB} \i\c{FISUB}: Floating-Point/Integer Subtraction
6413
6414 \c FISUB mem16                   ; DE /4                [8086,FPU]
6415 \c FISUB mem32                   ; DA /4                [8086,FPU]
6416
6417 \c FISUBR mem16                  ; DE /5                [8086,FPU]
6418 \c FISUBR mem32                  ; DA /5                [8086,FPU]
6419
6420 \c{FISUB} subtracts the 16-bit or 32-bit integer stored in the given
6421 memory location from \c{ST0}, and stores the result in \c{ST0}.
6422 \c{FISUBR} does the subtraction the other way round, i.e. it
6423 subtracts \c{ST0} from the given integer, but still stores the
6424 result in \c{ST0}.
6425
6426 \H{insFLD} \i\c{FLD}: Floating-Point Load
6427
6428 \c FLD mem32                     ; D9 /0                [8086,FPU]
6429 \c FLD mem64                     ; DD /0                [8086,FPU]
6430 \c FLD mem80                     ; DB /5                [8086,FPU]
6431 \c FLD fpureg                    ; D9 C0+r              [8086,FPU]
6432
6433 \c{FLD} loads a floating-point value out of the given register or
6434 memory location, and pushes it on the FPU register stack.
6435
6436 \H{insFLD1} \i\c{FLDxx}: Floating-Point Load Constants
6437
6438 \c FLD1                          ; D9 E8                [8086,FPU]
6439 \c FLDL2E                        ; D9 EA                [8086,FPU]
6440 \c FLDL2T                        ; D9 E9                [8086,FPU]
6441 \c FLDLG2                        ; D9 EC                [8086,FPU]
6442 \c FLDLN2                        ; D9 ED                [8086,FPU]
6443 \c FLDPI                         ; D9 EB                [8086,FPU]
6444 \c FLDZ                          ; D9 EE                [8086,FPU]
6445
6446 These instructions push specific standard constants on the FPU
6447 register stack. \c{FLD1} pushes the value 1; \c{FLDL2E} pushes the
6448 base-2 logarithm of e; \c{FLDL2T} pushes the base-2 log of 10;
6449 \c{FLDLG2} pushes the base-10 log of 2; \c{FLDLN2} pushes the base-e
6450 log of 2; \c{FLDPI} pushes pi; and \c{FLDZ} pushes zero.
6451
6452 \H{insFLDCW} \i\c{FLDCW}: Load Floating-Point Control Word
6453
6454 \c FLDCW mem16                   ; D9 /5                [8086,FPU]
6455
6456 \c{FLDCW} loads a 16-bit value out of memory and stores it into the
6457 FPU control word (governing things like the rounding mode, the
6458 precision, and the exception masks). See also \c{FSTCW}
6459 (\k{insFSTCW}).
6460
6461 \H{insFLDENV} \i\c{FLDENV}: Load Floating-Point Environment
6462
6463 \c FLDENV mem                    ; D9 /4                [8086,FPU]
6464
6465 \c{FLDENV} loads the FPU operating environment (control word, status
6466 word, tag word, instruction pointer, data pointer and last opcode)
6467 from memory. The memory area is 14 or 28 bytes long, depending on
6468 the CPU mode at the time. See also \c{FSTENV} (\k{insFSTENV}).
6469
6470 \H{insFMUL} \i\c{FMUL}, \i\c{FMULP}: Floating-Point Multiply
6471
6472 \c FMUL mem32                    ; D8 /1                [8086,FPU]
6473 \c FMUL mem64                    ; DC /1                [8086,FPU]
6474
6475 \c FMUL fpureg                   ; D8 C8+r              [8086,FPU]
6476 \c FMUL ST0,fpureg               ; D8 C8+r              [8086,FPU]
6477
6478 \c FMUL TO fpureg                ; DC C8+r              [8086,FPU]
6479 \c FMUL fpureg,ST0               ; DC C8+r              [8086,FPU]
6480
6481 \c FMULP fpureg                  ; DE C8+r              [8086,FPU]
6482 \c FMULP fpureg,ST0              ; DE C8+r              [8086,FPU]
6483
6484 \c{FMUL} multiplies \c{ST0} by the given operand, and stores the
6485 result in \c{ST0}, unless the \c{TO} qualifier is used in which case
6486 it stores the result in the operand. \c{FMULP} performs the same
6487 operation as \c{FMUL TO}, and then pops the register stack.
6488
6489 \H{insFNOP} \i\c{FNOP}: Floating-Point No Operation
6490
6491 \c FNOP                          ; D9 D0                [8086,FPU]
6492
6493 \c{FNOP} does nothing.
6494
6495 \H{insFPATAN} \i\c{FPATAN}, \i\c{FPTAN}: Arctangent and Tangent
6496
6497 \c FPATAN                        ; D9 F3                [8086,FPU]
6498 \c FPTAN                         ; D9 F2                [8086,FPU]
6499
6500 \c{FPATAN} computes the arctangent, in radians, of the result of
6501 dividing \c{ST1} by \c{ST0}, stores the result in \c{ST1}, and pops
6502 the register stack. It works like the C \c{atan2} function, in that
6503 changing the sign of both \c{ST0} and \c{ST1} changes the output
6504 value by pi (so it performs true rectangular-to-polar coordinate
6505 conversion, with \c{ST1} being the Y coordinate and \c{ST0} being
6506 the X coordinate, not merely an arctangent).
6507
6508 \c{FPTAN} computes the tangent of the value in \c{ST0} (in radians),
6509 and stores the result back into \c{ST0}.
6510
6511 \H{insFPREM} \i\c{FPREM}, \i\c{FPREM1}: Floating-Point Partial Remainder
6512
6513 \c FPREM                         ; D9 F8                [8086,FPU]
6514 \c FPREM1                        ; D9 F5                [386,FPU]
6515
6516 These instructions both produce the remainder obtained by dividing
6517 \c{ST0} by \c{ST1}. This is calculated, notionally, by dividing
6518 \c{ST0} by \c{ST1}, rounding the result to an integer, multiplying
6519 by \c{ST1} again, and computing the value which would need to be
6520 added back on to the result to get back to the original value in
6521 \c{ST0}.
6522
6523 The two instructions differ in the way the notional round-to-integer
6524 operation is performed. \c{FPREM} does it by rounding towards zero,
6525 so that the remainder it returns always has the same sign as the
6526 original value in \c{ST0}; \c{FPREM1} does it by rounding to the
6527 nearest integer, so that the remainder always has at most half the
6528 magnitude of \c{ST1}.
6529
6530 Both instructions calculate \e{partial} remainders, meaning that
6531 they may not manage to provide the final result, but might leave
6532 intermediate results in \c{ST0} instead. If this happens, they will
6533 set the C2 flag in the FPU status word; therefore, to calculate a
6534 remainder, you should repeatedly execute \c{FPREM} or \c{FPREM1}
6535 until C2 becomes clear.
6536
6537 \H{insFRNDINT} \i\c{FRNDINT}: Floating-Point Round to Integer
6538
6539 \c FRNDINT                       ; D9 FC                [8086,FPU]
6540
6541 \c{FRNDINT} rounds the contents of \c{ST0} to an integer, according
6542 to the current rounding mode set in the FPU control word, and stores
6543 the result back in \c{ST0}.
6544
6545 \H{insFRSTOR} \i\c{FSAVE}, \i\c{FRSTOR}: Save/Restore Floating-Point State
6546
6547 \c FSAVE mem                     ; 9B DD /6             [8086,FPU]
6548 \c FNSAVE mem                    ; DD /6                [8086,FPU]
6549
6550 \c FRSTOR mem                    ; DD /4                [8086,FPU]
6551
6552 \c{FSAVE} saves the entire floating-point unit state, including all
6553 the information saved by \c{FSTENV} (\k{insFSTENV}) plus the
6554 contents of all the registers, to a 94 or 108 byte area of memory
6555 (depending on the CPU mode). \c{FRSTOR} restores the floating-point
6556 state from the same area of memory.
6557
6558 \c{FNSAVE} does the same as \c{FSAVE}, without first waiting for
6559 pending floating-point exceptions to clear.
6560
6561 \H{insFSCALE} \i\c{FSCALE}: Scale Floating-Point Value by Power of Two
6562
6563 \c FSCALE                        ; D9 FD                [8086,FPU]
6564
6565 \c{FSCALE} scales a number by a power of two: it rounds \c{ST1}
6566 towards zero to obtain an integer, then multiplies \c{ST0} by two to
6567 the power of that integer, and stores the result in \c{ST0}.
6568
6569 \H{insFSETPM} \i\c{FSETPM}: Set Protected Mode
6570
6571 \c FSETPM                        ; DB E4                [286,FPU]
6572
6573 This instruction initalises protected mode on the 287 floating-point
6574 coprocessor. It is only meaningful on that processor: the 387 and
6575 above treat the instruction as a no-operation.
6576
6577 \H{insFSIN} \i\c{FSIN}, \i\c{FSINCOS}: Sine and Cosine
6578
6579 \c FSIN                          ; D9 FE                [386,FPU]
6580 \c FSINCOS                       ; D9 FB                [386,FPU]
6581
6582 \c{FSIN} calculates the sine of \c{ST0} (in radians) and stores the
6583 result in \c{ST0}. \c{FSINCOS} does the same, but then pushes the
6584 cosine of the same value on the register stack, so that the sine
6585 ends up in \c{ST1} and the cosine in \c{ST0}. \c{FSINCOS} is faster
6586 than executing \c{FSIN} and \c{FCOS} (see \k{insFCOS}) in
6587 succession.
6588
6589 \H{insFSQRT} \i\c{FSQRT}: Floating-Point Square Root
6590
6591 \c FSQRT                         ; D9 FA                [8086,FPU]
6592
6593 \c{FSQRT} calculates the square root of \c{ST0} and stores the
6594 result in \c{ST0}.
6595
6596 \H{insFST} \i\c{FST}, \i\c{FSTP}: Floating-Point Store
6597
6598 \c FST mem32                     ; D9 /2                [8086,FPU]
6599 \c FST mem64                     ; DD /2                [8086,FPU]
6600 \c FST fpureg                    ; DD D0+r              [8086,FPU]
6601
6602 \c FSTP mem32                    ; D9 /3                [8086,FPU]
6603 \c FSTP mem64                    ; DD /3                [8086,FPU]
6604 \c FSTP mem80                    ; DB /0                [8086,FPU]
6605 \c FSTP fpureg                   ; DD D8+r              [8086,FPU]
6606
6607 \c{FST} stores the value in \c{ST0} into the given memory location
6608 or other FPU register. \c{FSTP} does the same, but then pops the
6609 register stack.
6610
6611 \H{insFSTCW} \i\c{FSTCW}: Store Floating-Point Control Word
6612
6613 \c FSTCW mem16                   ; 9B D9 /0             [8086,FPU]
6614 \c FNSTCW mem16                  ; D9 /0                [8086,FPU]
6615
6616 \c{FSTCW} stores the FPU control word (governing things like the
6617 rounding mode, the precision, and the exception masks) into a 2-byte
6618 memory area. See also \c{FLDCW} (\k{insFLDCW}).
6619
6620 \c{FNSTCW} does the same thing as \c{FSTCW}, without first waiting
6621 for pending floating-point exceptions to clear.
6622
6623 \H{insFSTENV} \i\c{FSTENV}: Store Floating-Point Environment
6624
6625 \c FSTENV mem                    ; 9B D9 /6             [8086,FPU]
6626 \c FNSTENV mem                   ; D9 /6                [8086,FPU]
6627
6628 \c{FSTENV} stores the FPU operating environment (control word,
6629 status word, tag word, instruction pointer, data pointer and last
6630 opcode) into memory. The memory area is 14 or 28 bytes long,
6631 depending on the CPU mode at the time. See also \c{FLDENV}
6632 (\k{insFLDENV}).
6633
6634 \c{FNSTENV} does the same thing as \c{FSTENV}, without first waiting
6635 for pending floating-point exceptions to clear.
6636
6637 \H{insFSTSW} \i\c{FSTSW}: Store Floating-Point Status Word
6638
6639 \c FSTSW mem16                   ; 9B DD /0             [8086,FPU]
6640 \c FSTSW AX                      ; 9B DF E0             [286,FPU]
6641
6642 \c FNSTSW mem16                  ; DD /0                [8086,FPU]
6643 \c FNSTSW AX                     ; DF E0                [286,FPU]
6644
6645 \c{FSTSW} stores the FPU status word into \c{AX} or into a 2-byte
6646 memory area.
6647
6648 \c{FNSTSW} does the same thing as \c{FSTSW}, without first waiting
6649 for pending floating-point exceptions to clear.
6650
6651 \H{insFSUB} \i\c{FSUB}, \i\c{FSUBP}, \i\c{FSUBR}, \i\c{FSUBRP}: Floating-Point Subtract
6652
6653 \c FSUB mem32                    ; D8 /4                [8086,FPU]
6654 \c FSUB mem64                    ; DC /4                [8086,FPU]
6655
6656 \c FSUB fpureg                   ; D8 E0+r              [8086,FPU]
6657 \c FSUB ST0,fpureg               ; D8 E0+r              [8086,FPU]
6658
6659 \c FSUB TO fpureg                ; DC E8+r              [8086,FPU]
6660 \c FSUB fpureg,ST0               ; DC E8+r              [8086,FPU]
6661
6662 \c FSUBR mem32                   ; D8 /5                [8086,FPU]
6663 \c FSUBR mem64                   ; DC /5                [8086,FPU]
6664
6665 \c FSUBR fpureg                  ; D8 E8+r              [8086,FPU]
6666 \c FSUBR ST0,fpureg              ; D8 E8+r              [8086,FPU]
6667
6668 \c FSUBR TO fpureg               ; DC E0+r              [8086,FPU]
6669 \c FSUBR fpureg,ST0              ; DC E0+r              [8086,FPU]
6670
6671 \c FSUBP fpureg                  ; DE E8+r              [8086,FPU]
6672 \c FSUBP fpureg,ST0              ; DE E8+r              [8086,FPU]
6673
6674 \c FSUBRP fpureg                 ; DE E0+r              [8086,FPU]
6675 \c FSUBRP fpureg,ST0             ; DE E0+r              [8086,FPU]
6676
6677 \c{FSUB} subtracts the given operand from \c{ST0} and stores the
6678 result back in \c{ST0}, unless the \c{TO} qualifier is given, in
6679 which case it subtracts \c{ST0} from the given operand and stores
6680 the result in the operand.
6681
6682 \c{FSUBR} does the same thing, but does the subtraction the other way
6683 up: so if \c{TO} is not given, it subtracts \c{ST0} from the given
6684 operand and stores the result in \c{ST0}, whereas if \c{TO} is given
6685 it subtracts its operand from \c{ST0} and stores the result in the
6686 operand.
6687
6688 \c{FSUBP} operates like \c{FSUB TO}, but pops the register stack
6689 once it has finished. \c{FSUBRP} operates like \c{FSUBR TO}, but
6690 pops the register stack once it has finished.
6691
6692 \H{insFTST} \i\c{FTST}: Test \c{ST0} Against Zero
6693
6694 \c FTST                          ; D9 E4                [8086,FPU]
6695
6696 \c{FTST} compares \c{ST0} with zero and sets the FPU flags
6697 accordingly. \c{ST0} is treated as the left-hand side of the
6698 comparison, so that a `less-than' result is generated if \c{ST0} is
6699 negative.
6700
6701 \H{insFUCOM} \i\c{FUCOMxx}: Floating-Point Unordered Compare
6702
6703 \c FUCOM fpureg                  ; DD E0+r              [386,FPU]
6704 \c FUCOM ST0,fpureg              ; DD E0+r              [386,FPU]
6705
6706 \c FUCOMP fpureg                 ; DD E8+r              [386,FPU]
6707 \c FUCOMP ST0,fpureg             ; DD E8+r              [386,FPU]
6708
6709 \c FUCOMPP                       ; DA E9                [386,FPU]
6710
6711 \c FUCOMI fpureg                 ; DB E8+r              [P6,FPU]
6712 \c FUCOMI ST0,fpureg             ; DB E8+r              [P6,FPU]
6713
6714 \c FUCOMIP fpureg                ; DF E8+r              [P6,FPU]
6715 \c FUCOMIP ST0,fpureg            ; DF E8+r              [P6,FPU]
6716
6717 \c{FUCOM} compares \c{ST0} with the given operand, and sets the FPU
6718 flags accordingly. \c{ST0} is treated as the left-hand side of the
6719 comparison, so that the carry flag is set (for a `less-than' result)
6720 if \c{ST0} is less than the given operand.
6721
6722 \c{FUCOMP} does the same as \c{FUCOM}, but pops the register stack
6723 afterwards. \c{FUCOMPP} compares \c{ST0} with \c{ST1} and then pops
6724 the register stack twice.
6725
6726 \c{FUCOMI} and \c{FUCOMIP} work like the corresponding forms of
6727 \c{FUCOM} and \c{FUCOMP}, but write their results directly to the CPU
6728 flags register rather than the FPU status word, so they can be
6729 immediately followed by conditional jump or conditional move
6730 instructions.
6731
6732 The \c{FUCOM} instructions differ from the \c{FCOM} instructions
6733 (\k{insFCOM}) only in the way they handle quiet NaNs: \c{FUCOM} will
6734 handle them silently and set the condition code flags to an
6735 `unordered' result, whereas \c{FCOM} will generate an exception.
6736
6737 \H{insFXAM} \i\c{FXAM}: Examine Class of Value in \c{ST0}
6738
6739 \c FXAM                          ; D9 E5                [8086,FPU]
6740
6741 \c{FXAM} sets the FPU flags C3, C2 and C0 depending on the type of
6742 value stored in \c{ST0}: 000 (respectively) for an unsupported
6743 format, 001 for a NaN, 010 for a normal finite number, 011 for an
6744 infinity, 100 for a zero, 101 for an empty register, and 110 for a
6745 denormal. It also sets the C1 flag to the sign of the number.
6746
6747 \H{insFXCH} \i\c{FXCH}: Floating-Point Exchange
6748
6749 \c FXCH                          ; D9 C9                [8086,FPU]
6750 \c FXCH fpureg                   ; D9 C8+r              [8086,FPU]
6751 \c FXCH fpureg,ST0               ; D9 C8+r              [8086,FPU]
6752 \c FXCH ST0,fpureg               ; D9 C8+r              [8086,FPU]
6753
6754 \c{FXCH} exchanges \c{ST0} with a given FPU register. The no-operand
6755 form exchanges \c{ST0} with \c{ST1}.
6756
6757 \H{insFXTRACT} \i\c{FXTRACT}: Extract Exponent and Significand
6758
6759 \c FXTRACT                       ; D9 F4                [8086,FPU]
6760
6761 \c{FXTRACT} separates the number in \c{ST0} into its exponent and
6762 significand (mantissa), stores the exponent back into \c{ST0}, and
6763 then pushes the significand on the register stack (so that the
6764 significand ends up in \c{ST0}, and the exponent in \c{ST1}).
6765
6766 \H{insFYL2X} \i\c{FYL2X}, \i\c{FYL2XP1}: Compute Y times Log2(X) or Log2(X+1)
6767
6768 \c FYL2X                         ; D9 F1                [8086,FPU]
6769 \c FYL2XP1                       ; D9 F9                [8086,FPU]
6770
6771 \c{FYL2X} multiplies \c{ST1} by the base-2 logarithm of \c{ST0},
6772 stores the result in \c{ST1}, and pops the register stack (so that
6773 the result ends up in \c{ST0}). \c{ST0} must be non-zero and
6774 positive.
6775
6776 \c{FYL2XP1} works the same way, but replacing the base-2 log of
6777 \c{ST0} with that of \c{ST0} plus one. This time, \c{ST0} must have
6778 magnitude no greater than 1 minus half the square root of two.
6779
6780 \H{insHLT} \i\c{HLT}: Halt Processor
6781
6782 \c HLT                           ; F4                   [8086]
6783
6784 \c{HLT} puts the processor into a halted state, where it will
6785 perform no more operations until restarted by an interrupt or a
6786 reset.
6787
6788 \H{insIBTS} \i\c{IBTS}: Insert Bit String
6789
6790 \c IBTS r/m16,reg16              ; o16 0F A7 /r         [386,UNDOC]
6791 \c IBTS r/m32,reg32              ; o32 0F A7 /r         [386,UNDOC]
6792
6793 No clear documentation seems to be available for this instruction:
6794 the best I've been able to find reads `Takes a string of bits from
6795 the second operand and puts them in the first operand'. It is
6796 present only in early 386 processors, and conflicts with the opcodes
6797 for \c{CMPXCHG486}. NASM supports it only for completeness. Its
6798 counterpart is \c{XBTS} (see \k{insXBTS}).
6799
6800 \H{insIDIV} \i\c{IDIV}: Signed Integer Divide
6801
6802 \c IDIV r/m8                     ; F6 /7                [8086]
6803 \c IDIV r/m16                    ; o16 F7 /7            [8086]
6804 \c IDIV r/m32                    ; o32 F7 /7            [386]
6805
6806 \c{IDIV} performs signed integer division. The explicit operand
6807 provided is the divisor; the dividend and destination operands are
6808 implicit, in the following way:
6809
6810 \b For \c{IDIV r/m8}, \c{AX} is divided by the given operand; the
6811 quotient is stored in \c{AL} and the remainder in \c{AH}.
6812
6813 \b For \c{IDIV r/m16}, \c{DX:AX} is divided by the given operand; the
6814 quotient is stored in \c{AX} and the remainder in \c{DX}.
6815
6816 \b For \c{IDIV r/m32}, \c{EDX:EAX} is divided by the given operand;
6817 the quotient is stored in \c{EAX} and the remainder in \c{EDX}.
6818
6819 Unsigned integer division is performed by the \c{DIV} instruction:
6820 see \k{insDIV}.
6821
6822 \H{insIMUL} \i\c{IMUL}: Signed Integer Multiply
6823
6824 \c IMUL r/m8                     ; F6 /5                [8086]
6825 \c IMUL r/m16                    ; o16 F7 /5            [8086]
6826 \c IMUL r/m32                    ; o32 F7 /5            [386]
6827
6828 \c IMUL reg16,r/m16              ; o16 0F AF /r         [386]
6829 \c IMUL reg32,r/m32              ; o32 0F AF /r         [386]
6830
6831 \c IMUL reg16,imm8               ; o16 6B /r ib         [286]
6832 \c IMUL reg16,imm16              ; o16 69 /r iw         [286]
6833 \c IMUL reg32,imm8               ; o32 6B /r ib         [386]
6834 \c IMUL reg32,imm32              ; o32 69 /r id         [386]
6835
6836 \c IMUL reg16,r/m16,imm8         ; o16 6B /r ib         [286]
6837 \c IMUL reg16,r/m16,imm16        ; o16 69 /r iw         [286]
6838 \c IMUL reg32,r/m32,imm8         ; o32 6B /r ib         [386]
6839 \c IMUL reg32,r/m32,imm32        ; o32 69 /r id         [386]
6840
6841 \c{IMUL} performs signed integer multiplication. For the
6842 single-operand form, the other operand and destination are implicit,
6843 in the following way:
6844
6845 \b For \c{IMUL r/m8}, \c{AL} is multiplied by the given operand; the
6846 product is stored in \c{AX}.
6847
6848 \b For \c{IMUL r/m16}, \c{AX} is multiplied by the given operand;
6849 the product is stored in \c{DX:AX}.
6850
6851 \b For \c{IMUL r/m32}, \c{EAX} is multiplied by the given operand;
6852 the product is stored in \c{EDX:EAX}.
6853
6854 The two-operand form multiplies its two operands and stores the
6855 result in the destination (first) operand. The three-operand form
6856 multiplies its last two operands and stores the result in the first
6857 operand.
6858
6859 The two-operand form is in fact a shorthand for the three-operand
6860 form, as can be seen by examining the opcode descriptions: in the
6861 two-operand form, the code \c{/r} takes both its register and
6862 \c{r/m} parts from the same operand (the first one).
6863
6864 In the forms with an 8-bit immediate operand and another longer
6865 source operand, the immediate operand is considered to be signed,
6866 and is sign-extended to the length of the other source operand. In
6867 these cases, the \c{BYTE} qualifier is necessary to force NASM to
6868 generate this form of the instruction.
6869
6870 Unsigned integer multiplication is performed by the \c{MUL}
6871 instruction: see \k{insMUL}.
6872
6873 \H{insIN} \i\c{IN}: Input from I/O Port
6874
6875 \c IN AL,imm8                    ; E4 ib                [8086]
6876 \c IN AX,imm8                    ; o16 E5 ib            [8086]
6877 \c IN EAX,imm8                   ; o32 E5 ib            [386]
6878 \c IN AL,DX                      ; EC                   [8086]
6879 \c IN AX,DX                      ; o16 ED               [8086]
6880 \c IN EAX,DX                     ; o32 ED               [386]
6881
6882 \c{IN} reads a byte, word or doubleword from the specified I/O port,
6883 and stores it in the given destination register. The port number may
6884 be specified as an immediate value if it is between 0 and 255, and
6885 otherwise must be stored in \c{DX}. See also \c{OUT} (\k{insOUT}).
6886
6887 \H{insINC} \i\c{INC}: Increment Integer
6888
6889 \c INC reg16                     ; o16 40+r             [8086]
6890 \c INC reg32                     ; o32 40+r             [386]
6891 \c INC r/m8                      ; FE /0                [8086]
6892 \c INC r/m16                     ; o16 FF /0            [8086]
6893 \c INC r/m32                     ; o32 FF /0            [386]
6894
6895 \c{INC} adds 1 to its operand. It does \e{not} affect the carry
6896 flag: to affect the carry flag, use \c{ADD something,1} (see
6897 \k{insADD}). See also \c{DEC} (\k{insDEC}).
6898
6899 \H{insINSB} \i\c{INSB}, \i\c{INSW}, \i\c{INSD}: Input String from I/O Port
6900
6901 \c INSB                          ; 6C                   [186]
6902 \c INSW                          ; o16 6D               [186]
6903 \c INSD                          ; o32 6D               [386]
6904
6905 \c{INSB} inputs a byte from the I/O port specified in \c{DX} and
6906 stores it at \c{[ES:DI]} or \c{[ES:EDI]}. It then increments or
6907 decrements (depending on the direction flag: increments if the flag
6908 is clear, decrements if it is set) \c{DI} or \c{EDI}.
6909
6910 The register used is \c{DI} if the address size is 16 bits, and
6911 \c{EDI} if it is 32 bits. If you need to use an address size not
6912 equal to the current \c{BITS} setting, you can use an explicit
6913 \i\c{a16} or \i\c{a32} prefix.
6914
6915 Segment override prefixes have no effect for this instruction: the
6916 use of \c{ES} for the load from \c{[DI]} or \c{[EDI]} cannot be
6917 overridden.
6918
6919 \c{INSW} and \c{INSD} work in the same way, but they input a word or
6920 a doubleword instead of a byte, and increment or decrement the
6921 addressing register by 2 or 4 instead of 1.
6922
6923 The \c{REP} prefix may be used to repeat the instruction \c{CX} (or
6924 \c{ECX} - again, the address size chooses which) times.
6925
6926 See also \c{OUTSB}, \c{OUTSW} and \c{OUTSD} (\k{insOUTSB}).
6927
6928 \H{insINT} \i\c{INT}: Software Interrupt
6929
6930 \c INT imm8                      ; CD ib                [8086]
6931
6932 \c{INT} causes a software interrupt through a specified vector
6933 number from 0 to 255.
6934
6935 The code generated by the \c{INT} instruction is always two bytes
6936 long: although there are short forms for some \c{INT} instructions,
6937 NASM does not generate them when it sees the \c{INT} mnemonic. In
6938 order to generate single-byte breakpoint instructions, use the
6939 \c{INT3} or \c{INT1} instructions (see \k{insINT1}) instead.
6940
6941 \H{insINT1} \i\c{INT3}, \i\c{INT1}, \i\c{ICEBP}, \i\c{INT01}: Breakpoints
6942
6943 \c INT1                          ; F1                   [P6]
6944 \c ICEBP                         ; F1                   [P6]
6945 \c INT01                         ; F1                   [P6]
6946
6947 \c INT3                          ; CC                   [8086]
6948
6949 \c{INT1} and \c{INT3} are short one-byte forms of the instructions
6950 \c{INT 1} and \c{INT 3} (see \k{insINT}). They perform a similar
6951 function to their longer counterparts, but take up less code space.
6952 They are used as breakpoints by debuggers.
6953
6954 \c{INT1}, and its alternative synonyms \c{INT01} and \c{ICEBP}, is
6955 an instruction used by in-circuit emulators (ICEs). It is present,
6956 though not documented, on some processors down to the 286, but is
6957 only documented for the Pentium Pro. \c{INT3} is the instruction
6958 normally used as a breakpoint by debuggers.
6959
6960 \c{INT3} is not precisely equivalent to \c{INT 3}: the short form,
6961 since it is designed to be used as a breakpoint, bypasses the normal
6962 IOPL checks in virtual-8086 mode, and also does not go through
6963 interrupt redirection.
6964
6965 \H{insINTO} \i\c{INTO}: Interrupt if Overflow
6966
6967 \c INTO                          ; CE                   [8086]
6968
6969 \c{INTO} performs an \c{INT 4} software interrupt (see \k{insINT})
6970 if and only if the overflow flag is set.
6971
6972 \H{insINVD} \i\c{INVD}: Invalidate Internal Caches
6973
6974 \c INVD                          ; 0F 08                [486]
6975
6976 \c{INVD} invalidates and empties the processor's internal caches,
6977 and causes the processor to instruct external caches to do the same.
6978 It does not write the contents of the caches back to memory first:
6979 any modified data held in the caches will be lost. To write the data
6980 back first, use \c{WBINVD} (\k{insWBINVD}).
6981
6982 \H{insINVLPG} \i\c{INVLPG}: Invalidate TLB Entry
6983
6984 \c INVLPG mem                    ; 0F 01 /0             [486]
6985
6986 \c{INVLPG} invalidates the translation lookahead buffer (TLB) entry
6987 associated with the supplied memory address.
6988
6989 \H{insIRET} \i\c{IRET}, \i\c{IRETW}, \i\c{IRETD}: Return from Interrupt
6990
6991 \c IRET                          ; CF                   [8086]
6992 \c IRETW                         ; o16 CF               [8086]
6993 \c IRETD                         ; o32 CF               [386]
6994
6995 \c{IRET} returns from an interrupt (hardware or software) by means
6996 of popping \c{IP} (or \c{EIP}), \c{CS} and the flags off the stack
6997 and then continuing execution from the new \c{CS:IP}.
6998
6999 \c{IRETW} pops \c{IP}, \c{CS} and the flags as 2 bytes each, taking
7000 6 bytes off the stack in total. \c{IRETD} pops \c{EIP} as 4 bytes,
7001 pops a further 4 bytes of which the top two are discarded and the
7002 bottom two go into \c{CS}, and pops the flags as 4 bytes as well,
7003 taking 12 bytes off the stack.
7004
7005 \c{IRET} is a shorthand for either \c{IRETW} or \c{IRETD}, depending
7006 on the default \c{BITS} setting at the time.
7007
7008 \H{insJCXZ} \i\c{JCXZ}, \i\c{JECXZ}: Jump if CX/ECX Zero
7009
7010 \c JCXZ imm                      ; o16 E3 rb            [8086]
7011 \c JECXZ imm                     ; o32 E3 rb            [386]
7012
7013 \c{JCXZ} performs a short jump (with maximum range 128 bytes) if and
7014 only if the contents of the \c{CX} register is 0. \c{JECXZ} does the
7015 same thing, but with \c{ECX}.
7016
7017 \H{insJMP} \i\c{JMP}: Jump
7018
7019 \c JMP imm                       ; E9 rw/rd             [8086]
7020 \c JMP SHORT imm                 ; EB rb                [8086]
7021 \c JMP imm:imm16                 ; o16 EA iw iw         [8086]
7022 \c JMP imm:imm32                 ; o32 EA id iw         [386]
7023 \c JMP FAR mem                   ; o16 FF /5            [8086]
7024 \c JMP FAR mem                   ; o32 FF /5            [386]
7025 \c JMP r/m16                     ; o16 FF /4            [8086]
7026 \c JMP r/m32                     ; o32 FF /4            [386]
7027
7028 \c{JMP} jumps to a given address. The address may be specified as an
7029 absolute segment and offset, or as a relative jump within the
7030 current segment.
7031
7032 \c{JMP SHORT imm} has a maximum range of 128 bytes, since the
7033 displacement is specified as only 8 bits, but takes up less code
7034 space. NASM does not choose when to generate \c{JMP SHORT} for you:
7035 you must explicitly code \c{SHORT} every time you want a short jump.
7036
7037 You can choose between the two immediate \i{far jump} forms (\c{JMP
7038 imm:imm}) by the use of the \c{WORD} and \c{DWORD} keywords: \c{JMP
7039 WORD 0x1234:0x5678}) or \c{JMP DWORD 0x1234:0x56789abc}.
7040
7041 The \c{JMP FAR mem} forms execute a far jump by loading the
7042 destination address out of memory. The address loaded consists of 16
7043 or 32 bits of offset (depending on the operand size), and 16 bits of
7044 segment. The operand size may be overridden using \c{JMP WORD FAR
7045 mem} or \c{JMP DWORD FAR mem}.
7046
7047 The \c{JMP r/m} forms execute a \i{near jump} (within the same
7048 segment), loading the destination address out of memory or out of a
7049 register. The keyword \c{NEAR} may be specified, for clarity, in
7050 these forms, but is not necessary. Again, operand size can be
7051 overridden using \c{JMP WORD mem} or \c{JMP DWORD mem}.
7052
7053 As a convenience, NASM does not require you to jump to a far symbol
7054 by coding the cumbersome \c{JMP SEG routine:routine}, but instead
7055 allows the easier synonym \c{JMP FAR routine}.
7056
7057 The \c{CALL r/m} forms given above are near calls; NASM will accept
7058 the \c{NEAR} keyword (e.g. \c{CALL NEAR [address]}), even though it
7059 is not strictly necessary.
7060
7061 \H{insJcc} \i\c{Jcc}: Conditional Branch
7062
7063 \c Jcc imm                       ; 70+cc rb             [8086]
7064 \c Jcc NEAR imm                  ; 0F 80+cc rw/rd       [386]
7065
7066 The \i{conditional jump} instructions execute a near (same segment)
7067 jump if and only if their conditions are satisfied. For example,
7068 \c{JNZ} jumps only if the zero flag is not set.
7069
7070 The ordinary form of the instructions has only a 128-byte range; the
7071 \c{NEAR} form is a 386 extension to the instruction set, and can
7072 span the full size of a segment. NASM will not override your choice
7073 of jump instruction: if you want \c{Jcc NEAR}, you have to use the
7074 \c{NEAR} keyword.
7075
7076 The \c{SHORT} keyword is allowed on the first form of the
7077 instruction, for clarity, but is not necessary.
7078
7079 \H{insLAHF} \i\c{LAHF}: Load AH from Flags
7080
7081 \c LAHF                          ; 9F                   [8086]
7082
7083 \c{LAHF} sets the \c{AH} register according to the contents of the
7084 low byte of the flags word. See also \c{SAHF} (\k{insSAHF}).
7085
7086 \H{insLAR} \i\c{LAR}: Load Access Rights
7087
7088 \c LAR reg16,r/m16               ; o16 0F 02 /r         [286,PRIV]
7089 \c LAR reg32,r/m32               ; o32 0F 02 /r         [286,PRIV]
7090
7091 \c{LAR} takes the segment selector specified by its source (second)
7092 operand, finds the corresponding segment descriptor in the GDT or
7093 LDT, and loads the access-rights byte of the descriptor into its
7094 destination (first) operand.
7095
7096 \H{insLDS} \i\c{LDS}, \i\c{LES}, \i\c{LFS}, \i\c{LGS}, \i\c{LSS}: Load Far Pointer
7097
7098 \c LDS reg16,mem                 ; o16 C5 /r            [8086]
7099 \c LDS reg32,mem                 ; o32 C5 /r            [8086]
7100
7101 \c LES reg16,mem                 ; o16 C4 /r            [8086]
7102 \c LES reg32,mem                 ; o32 C4 /r            [8086]
7103
7104 \c LFS reg16,mem                 ; o16 0F B4 /r         [386]
7105 \c LFS reg32,mem                 ; o32 0F B4 /r         [386]
7106
7107 \c LGS reg16,mem                 ; o16 0F B5 /r         [386]
7108 \c LGS reg32,mem                 ; o32 0F B5 /r         [386]
7109
7110 \c LSS reg16,mem                 ; o16 0F B2 /r         [386]
7111 \c LSS reg32,mem                 ; o32 0F B2 /r         [386]
7112
7113 These instructions load an entire far pointer (16 or 32 bits of
7114 offset, plus 16 bits of segment) out of memory in one go. \c{LDS},
7115 for example, loads 16 or 32 bits from the given memory address into
7116 the given register (depending on the size of the register), then
7117 loads the \e{next} 16 bits from memory into \c{DS}. \c{LES},
7118 \c{LFS}, \c{LGS} and \c{LSS} work in the same way but use the other
7119 segment registers.
7120
7121 \H{insLEA} \i\c{LEA}: Load Effective Address
7122
7123 \c LEA reg16,mem                 ; o16 8D /r            [8086]
7124 \c LEA reg32,mem                 ; o32 8D /r            [8086]
7125
7126 \c{LEA}, despite its syntax, does not access memory. It calculates
7127 the effective address specified by its second operand as if it were
7128 going to load or store data from it, but instead it stores the
7129 calculated address into the register specified by its first operand.
7130 This can be used to perform quite complex calculations (e.g. \c{LEA
7131 EAX,[EBX+ECX*4+100]}) in one instruction.
7132
7133 \c{LEA}, despite being a purely arithmetic instruction which
7134 accesses no memory, still requires square brackets around its second
7135 operand, as if it were a memory reference.
7136
7137 \H{insLEAVE} \i\c{LEAVE}: Destroy Stack Frame
7138
7139 \c LEAVE                         ; C9                   [186]
7140
7141 \c{LEAVE} destroys a stack frame of the form created by the
7142 \c{ENTER} instruction (see \k{insENTER}). It is functionally
7143 equivalent to \c{MOV ESP,EBP} followed by \c{POP EBP} (or \c{MOV
7144 SP,BP} followed by \c{POP BP} in 16-bit mode).
7145
7146 \H{insLGDT} \i\c{LGDT}, \i\c{LIDT}, \i\c{LLDT}: Load Descriptor Tables
7147
7148 \c LGDT mem                      ; 0F 01 /2             [286,PRIV]
7149 \c LIDT mem                      ; 0F 01 /3             [286,PRIV]
7150 \c LLDT r/m16                    ; 0F 00 /2             [286,PRIV]
7151
7152 \c{LGDT} and \c{LIDT} both take a 6-byte memory area as an operand:
7153 they load a 32-bit linear address and a 16-bit size limit from that
7154 area (in the opposite order) into the GDTR (global descriptor table
7155 register) or IDTR (interrupt descriptor table register). These are
7156 the only instructions which directly use \e{linear} addresses,
7157 rather than segment/offset pairs.
7158
7159 \c{LLDT} takes a segment selector as an operand. The processor looks
7160 up that selector in the GDT and stores the limit and base address
7161 given there into the LDTR (local descriptor table register).
7162
7163 See also \c{SGDT}, \c{SIDT} and \c{SLDT} (\k{insSGDT}).
7164
7165 \H{insLMSW} \i\c{LMSW}: Load/Store Machine Status Word
7166
7167 \c LMSW r/m16                    ; 0F 01 /6             [286,PRIV]
7168
7169 \c{LMSW} loads the bottom four bits of the source operand into the
7170 bottom four bits of the \c{CR0} control register (or the Machine
7171 Status Word, on 286 processors). See also \c{SMSW} (\k{insSMSW}).
7172
7173 \H{insLOADALL} \i\c{LOADALL}, \i\c{LOADALL286}: Load Processor State
7174
7175 \c LOADALL                       ; 0F 07                [386,UNDOC]
7176 \c LOADALL286                    ; 0F 05                [286,UNDOC]
7177
7178 This instruction, in its two different-opcode forms, is apparently
7179 supported on most 286 processors, some 386 and possibly some 486.
7180 The opcode differs between the 286 and the 386.
7181
7182 The function of the instruction is to load all information relating
7183 to the state of the processor out of a block of memory: on the 286,
7184 this block is located implicitly at absolute address \c{0x800}, and
7185 on the 386 and 486 it is at \c{[ES:EDI]}.
7186
7187 \H{insLODSB} \i\c{LODSB}, \i\c{LODSW}, \i\c{LODSD}: Load from String
7188
7189 \c LODSB                         ; AC                   [8086]
7190 \c LODSW                         ; o16 AD               [8086]
7191 \c LODSD                         ; o32 AD               [386]
7192
7193 \c{LODSB} loads a byte from \c{[DS:SI]} or \c{[DS:ESI]} into \c{AL}.
7194 It then increments or decrements (depending on the direction flag:
7195 increments if the flag is clear, decrements if it is set) \c{SI} or
7196 \c{ESI}.
7197
7198 The register used is \c{SI} if the address size is 16 bits, and
7199 \c{ESI} if it is 32 bits. If you need to use an address size not
7200 equal to the current \c{BITS} setting, you can use an explicit
7201 \i\c{a16} or \i\c{a32} prefix.
7202
7203 The segment register used to load from \c{[SI]} or \c{[ESI]} can be
7204 overridden by using a segment register name as a prefix (for
7205 example, \c{es lodsb}).
7206
7207 \c{LODSW} and \c{LODSD} work in the same way, but they load a
7208 word or a doubleword instead of a byte, and increment or decrement
7209 the addressing registers by 2 or 4 instead of 1.
7210
7211 \H{insLOOP} \i\c{LOOP}, \i\c{LOOPE}, \i\c{LOOPZ}, \i\c{LOOPNE}, \i\c{LOOPNZ}: Loop with Counter
7212
7213 \c LOOP imm                      ; E2 rb                [8086]
7214 \c LOOP imm,CX                   ; a16 E2 rb            [8086]
7215 \c LOOP imm,ECX                  ; a32 E2 rb            [386]
7216
7217 \c LOOPE imm                     ; E1 rb                [8086]
7218 \c LOOPE imm,CX                  ; a16 E1 rb            [8086]
7219 \c LOOPE imm,ECX                 ; a32 E1 rb            [386]
7220 \c LOOPZ imm                     ; E1 rb                [8086]
7221 \c LOOPZ imm,CX                  ; a16 E1 rb            [8086]
7222 \c LOOPZ imm,ECX                 ; a32 E1 rb            [386]
7223
7224 \c LOOPNE imm                    ; E0 rb                [8086]
7225 \c LOOPNE imm,CX                 ; a16 E0 rb            [8086]
7226 \c LOOPNE imm,ECX                ; a32 E0 rb            [386]
7227 \c LOOPNZ imm                    ; E0 rb                [8086]
7228 \c LOOPNZ imm,CX                 ; a16 E0 rb            [8086]
7229 \c LOOPNZ imm,ECX                ; a32 E0 rb            [386]
7230
7231 \c{LOOP} decrements its counter register (either \c{CX} or \c{ECX} -
7232 if one is not specified explicitly, the \c{BITS} setting dictates
7233 which is used) by one, and if the counter does not become zero as a
7234 result of this operation, it jumps to the given label. The jump has
7235 a range of 128 bytes.
7236
7237 \c{LOOPE} (or its synonym \c{LOOPZ}) adds the additional condition
7238 that it only jumps if the counter is nonzero \e{and} the zero flag
7239 is set. Similarly, \c{LOOPNE} (and \c{LOOPNZ}) jumps only if the
7240 counter is nonzero and the zero flag is clear.
7241
7242 \H{insLSL} \i\c{LSL}: Load Segment Limit
7243
7244 \c LSL reg16,r/m16               ; o16 0F 03 /r         [286,PRIV]
7245 \c LSL reg32,r/m32               ; o32 0F 03 /r         [286,PRIV]
7246
7247 \c{LSL} is given a segment selector in its source (second) operand;
7248 it computes the segment limit value by loading the segment limit
7249 field from the associated segment descriptor in the GDT or LDT.
7250 (This involves shifting left by 12 bits if the segment limit is
7251 page-granular, and not if it is byte-granular; so you end up with a
7252 byte limit in either case.) The segment limit obtained is then
7253 loaded into the destination (first) operand.
7254
7255 \H{insLTR} \i\c{LTR}: Load Task Register
7256
7257 \c LTR r/m16                     ; 0F 00 /3             [286,PRIV]
7258
7259 \c{LTR} looks up the segment base and limit in the GDT or LDT
7260 descriptor specified by the segment selector given as its operand,
7261 and loads them into the Task Register.
7262
7263 \H{insMOV} \i\c{MOV}: Move Data
7264
7265 \c MOV r/m8,reg8                 ; 88 /r                [8086]
7266 \c MOV r/m16,reg16               ; o16 89 /r            [8086]
7267 \c MOV r/m32,reg32               ; o32 89 /r            [386]
7268 \c MOV reg8,r/m8                 ; 8A /r                [8086]
7269 \c MOV reg16,r/m16               ; o16 8B /r            [8086]
7270 \c MOV reg32,r/m32               ; o32 8B /r            [386]
7271
7272 \c MOV reg8,imm8                 ; B0+r ib              [8086]
7273 \c MOV reg16,imm16               ; o16 B8+r iw          [8086]
7274 \c MOV reg32,imm32               ; o32 B8+r id          [386]
7275 \c MOV r/m8,imm8                 ; C6 /0 ib             [8086]
7276 \c MOV r/m16,imm16               ; o16 C7 /0 iw         [8086]
7277 \c MOV r/m32,imm32               ; o32 C7 /0 id         [386]
7278
7279 \c MOV AL,memoffs8               ; A0 ow/od             [8086]
7280 \c MOV AX,memoffs16              ; o16 A1 ow/od         [8086]
7281 \c MOV EAX,memoffs32             ; o32 A1 ow/od         [386]
7282 \c MOV memoffs8,AL               ; A2 ow/od             [8086]
7283 \c MOV memoffs16,AX              ; o16 A3 ow/od         [8086]
7284 \c MOV memoffs32,EAX             ; o32 A3 ow/od         [386]
7285
7286 \c MOV r/m16,segreg              ; o16 8C /r            [8086]
7287 \c MOV r/m32,segreg              ; o32 8C /r            [386]
7288 \c MOV segreg,r/m16              ; o16 8E /r            [8086]
7289 \c MOV segreg,r/m32              ; o32 8E /r            [386]
7290
7291 \c MOV reg32,CR0/2/3/4           ; 0F 20 /r             [386]
7292 \c MOV reg32,DR0/1/2/3/6/7       ; 0F 21 /r             [386]
7293 \c MOV reg32,TR3/4/5/6/7         ; 0F 24 /r             [386]
7294 \c MOV CR0/2/3/4,reg32           ; 0F 22 /r             [386]
7295 \c MOV DR0/1/2/3/6/7,reg32       ; 0F 23 /r             [386]
7296 \c MOV TR3/4/5/6/7,reg32         ; 0F 26 /r             [386]
7297
7298 \c{MOV} copies the contents of its source (second) operand into its
7299 destination (first) operand.
7300
7301 In all forms of the \c{MOV} instruction, the two operands are the
7302 same size, except for moving between a segment register and an
7303 \c{r/m32} operand. These instructions are treated exactly like the
7304 corresponding 16-bit equivalent (so that, for example, \c{MOV
7305 DS,EAX} functions identically to \c{MOV DS,AX} but saves a prefix
7306 when in 32-bit mode), except that when a segment register is moved
7307 into a 32-bit destination, the top two bytes of the result are
7308 undefined.
7309
7310 \c{MOV} may not use \c{CS} as a destination.
7311
7312 \c{CR4} is only a supported register on the Pentium and above.
7313
7314 \H{insMOVD} \i\c{MOVD}: Move Doubleword to/from MMX Register
7315
7316 \c MOVD mmxreg,r/m32             ; 0F 6E /r             [PENT,MMX]
7317 \c MOVD r/m32,mmxreg             ; 0F 7E /r             [PENT,MMX]
7318
7319 \c{MOVD} copies 32 bits from its source (second) operand into its
7320 destination (first) operand. When the destination is a 64-bit MMX
7321 register, the top 32 bits are set to zero.
7322
7323 \H{insMOVQ} \i\c{MOVQ}: Move Quadword to/from MMX Register
7324
7325 \c MOVQ mmxreg,r/m64             ; 0F 6F /r             [PENT,MMX]
7326 \c MOVQ r/m64,mmxreg             ; 0F 7F /r             [PENT,MMX]
7327
7328 \c{MOVQ} copies 64 bits from its source (second) operand into its
7329 destination (first) operand.
7330
7331 \H{insMOVSB} \i\c{MOVSB}, \i\c{MOVSW}, \i\c{MOVSD}: Move String
7332
7333 \c MOVSB                         ; A4                   [8086]
7334 \c MOVSW                         ; o16 A5               [8086]
7335 \c MOVSD                         ; o32 A5               [386]
7336
7337 \c{MOVSB} copies the byte at \c{[ES:DI]} or \c{[ES:EDI]} to
7338 \c{[DS:SI]} or \c{[DS:ESI]}. It then increments or decrements
7339 (depending on the direction flag: increments if the flag is clear,
7340 decrements if it is set) \c{SI} and \c{DI} (or \c{ESI} and \c{EDI}).
7341
7342 The registers used are \c{SI} and \c{DI} if the address size is 16
7343 bits, and \c{ESI} and \c{EDI} if it is 32 bits. If you need to use
7344 an address size not equal to the current \c{BITS} setting, you can
7345 use an explicit \i\c{a16} or \i\c{a32} prefix.
7346
7347 The segment register used to load from \c{[SI]} or \c{[ESI]} can be
7348 overridden by using a segment register name as a prefix (for
7349 example, \c{es movsb}). The use of \c{ES} for the store to \c{[DI]}
7350 or \c{[EDI]} cannot be overridden.
7351
7352 \c{MOVSW} and \c{MOVSD} work in the same way, but they copy a word
7353 or a doubleword instead of a byte, and increment or decrement the
7354 addressing registers by 2 or 4 instead of 1.
7355
7356 The \c{REP} prefix may be used to repeat the instruction \c{CX} (or
7357 \c{ECX} - again, the address size chooses which) times.
7358
7359 \H{insMOVSX} \i\c{MOVSX}, \i\c{MOVZX}: Move Data with Sign or Zero Extend
7360
7361 \c MOVSX reg16,r/m8              ; o16 0F BE /r         [386]
7362 \c MOVSX reg32,r/m8              ; o32 0F BE /r         [386]
7363 \c MOVSX reg32,r/m16             ; o32 0F BF /r         [386]
7364
7365 \c MOVZX reg16,r/m8              ; o16 0F B6 /r         [386]
7366 \c MOVZX reg32,r/m8              ; o32 0F B6 /r         [386]
7367 \c MOVZX reg32,r/m16             ; o32 0F B7 /r         [386]
7368
7369 \c{MOVSX} sign-extends its source (second) operand to the length of
7370 its destination (first) operand, and copies the result into the
7371 destination operand. \c{MOVZX} does the same, but zero-extends
7372 rather than sign-extending.
7373
7374 \H{insMUL} \i\c{MUL}: Unsigned Integer Multiply
7375
7376 \c MUL r/m8                      ; F6 /4                [8086]
7377 \c MUL r/m16                     ; o16 F7 /4            [8086]
7378 \c MUL r/m32                     ; o32 F7 /4            [386]
7379
7380 \c{MUL} performs unsigned integer multiplication. The other operand
7381 to the multiplication, and the destination operand, are implicit, in
7382 the following way:
7383
7384 \b For \c{MUL r/m8}, \c{AL} is multiplied by the given operand; the
7385 product is stored in \c{AX}.
7386
7387 \b For \c{MUL r/m16}, \c{AX} is multiplied by the given operand;
7388 the product is stored in \c{DX:AX}.
7389
7390 \b For \c{MUL r/m32}, \c{EAX} is multiplied by the given operand;
7391 the product is stored in \c{EDX:EAX}.
7392
7393 Signed integer multiplication is performed by the \c{IMUL}
7394 instruction: see \k{insIMUL}.
7395
7396 \H{insNEG} \i\c{NEG}, \i\c{NOT}: Two's and One's Complement
7397
7398 \c NEG r/m8                      ; F6 /3                [8086]
7399 \c NEG r/m16                     ; o16 F7 /3            [8086]
7400 \c NEG r/m32                     ; o32 F7 /3            [386]
7401
7402 \c NOT r/m8                      ; F6 /2                [8086]
7403 \c NOT r/m16                     ; o16 F7 /2            [8086]
7404 \c NOT r/m32                     ; o32 F7 /2            [386]
7405
7406 \c{NEG} replaces the contents of its operand by the two's complement
7407 negation (invert all the bits and then add one) of the original
7408 value. \c{NOT}, similarly, performs one's complement (inverts all
7409 the bits).
7410
7411 \H{insNOP} \i\c{NOP}: No Operation
7412
7413 \c NOP                           ; 90                   [8086]
7414
7415 \c{NOP} performs no operation. Its opcode is the same as that
7416 generated by \c{XCHG AX,AX} or \c{XCHG EAX,EAX} (depending on the
7417 processor mode; see \k{insXCHG}).
7418
7419 \H{insOR} \i\c{OR}: Bitwise OR
7420
7421 \c OR r/m8,reg8                  ; 08 /r                [8086]
7422 \c OR r/m16,reg16                ; o16 09 /r            [8086]
7423 \c OR r/m32,reg32                ; o32 09 /r            [386]
7424
7425 \c OR reg8,r/m8                  ; 0A /r                [8086]
7426 \c OR reg16,r/m16                ; o16 0B /r            [8086]
7427 \c OR reg32,r/m32                ; o32 0B /r            [386]
7428
7429 \c OR r/m8,imm8                  ; 80 /1 ib             [8086]
7430 \c OR r/m16,imm16                ; o16 81 /1 iw         [8086]
7431 \c OR r/m32,imm32                ; o32 81 /1 id         [386]
7432
7433 \c OR r/m16,imm8                 ; o16 83 /1 ib         [8086]
7434 \c OR r/m32,imm8                 ; o32 83 /1 ib         [386]
7435
7436 \c OR AL,imm8                    ; 0C ib                [8086]
7437 \c OR AX,imm16                   ; o16 0D iw            [8086]
7438 \c OR EAX,imm32                  ; o32 0D id            [386]
7439
7440 \c{OR} performs a bitwise OR operation between its two operands
7441 (i.e. each bit of the result is 1 if and only if at least one of the
7442 corresponding bits of the two inputs was 1), and stores the result
7443 in the destination (first) operand.
7444
7445 In the forms with an 8-bit immediate second operand and a longer
7446 first operand, the second operand is considered to be signed, and is
7447 sign-extended to the length of the first operand. In these cases,
7448 the \c{BYTE} qualifier is necessary to force NASM to generate this
7449 form of the instruction.
7450
7451 The MMX instruction \c{POR} (see \k{insPOR}) performs the same
7452 operation on the 64-bit MMX registers.
7453
7454 \H{insOUT} \i\c{OUT}: Output Data to I/O Port
7455
7456 \c OUT imm8,AL                   ; E6 ib                [8086]
7457 \c OUT imm8,AX                   ; o16 E7 ib            [8086]
7458 \c OUT imm8,EAX                  ; o32 E7 ib            [386]
7459 \c OUT DX,AL                     ; EE                   [8086]
7460 \c OUT DX,AX                     ; o16 EF               [8086]
7461 \c OUT DX,EAX                    ; o32 EF               [386]
7462
7463 \c{IN} writes the contents of the given source register to the
7464 specified I/O port. The port number may be specified as an immediate
7465 value if it is between 0 and 255, and otherwise must be stored in
7466 \c{DX}. See also \c{IN} (\k{insIN}).
7467
7468 \H{insOUTSB} \i\c{OUTSB}, \i\c{OUTSW}, \i\c{OUTSD}: Output String to I/O Port
7469
7470 \c OUTSB                         ; 6E                   [186]
7471
7472 \c OUTSW                         ; o16 6F               [186]
7473
7474 \c OUTSD                         ; o32 6F               [386]
7475
7476 \c{OUTSB} loads a byte from \c{[DS:SI]} or \c{[DS:ESI]} and writes
7477 it to the I/O port specified in \c{DX}. It then increments or
7478 decrements (depending on the direction flag: increments if the flag
7479 is clear, decrements if it is set) \c{SI} or \c{ESI}.
7480
7481 The register used is \c{SI} if the address size is 16 bits, and
7482 \c{ESI} if it is 32 bits. If you need to use an address size not
7483 equal to the current \c{BITS} setting, you can use an explicit
7484 \i\c{a16} or \i\c{a32} prefix.
7485
7486 The segment register used to load from \c{[SI]} or \c{[ESI]} can be
7487 overridden by using a segment register name as a prefix (for
7488 example, \c{es outsb}).
7489
7490 \c{OUTSW} and \c{OUTSD} work in the same way, but they output a
7491 word or a doubleword instead of a byte, and increment or decrement
7492 the addressing registers by 2 or 4 instead of 1.
7493
7494 The \c{REP} prefix may be used to repeat the instruction \c{CX} (or
7495 \c{ECX} - again, the address size chooses which) times.
7496
7497 \H{insPACKSSDW} \i\c{PACKSSDW}, \i\c{PACKSSWB}, \i\c{PACKUSWB}: Pack Data
7498
7499 \c PACKSSDW mmxreg,r/m64         ; 0F 6B /r             [PENT,MMX]
7500 \c PACKSSWB mmxreg,r/m64         ; 0F 63 /r             [PENT,MMX]
7501 \c PACKUSWB mmxreg,r/m64         ; 0F 67 /r             [PENT,MMX]
7502
7503 All these instructions start by forming a notional 128-bit word by
7504 placing the source (second) operand on the left of the destination
7505 (first) operand. \c{PACKSSDW} then splits this 128-bit word into
7506 four doublewords, converts each to a word, and loads them side by
7507 side into the destination register; \c{PACKSSWB} and \c{PACKUSWB}
7508 both split the 128-bit word into eight words, converts each to a
7509 byte, and loads \e{those} side by side into the destination
7510 register.
7511
7512 \c{PACKSSDW} and \c{PACKSSWB} perform signed saturation when
7513 reducing the length of numbers: if the number is too large to fit
7514 into the reduced space, they replace it by the largest signed number
7515 (\c{7FFFh} or \c{7Fh}) that \e{will} fit, and if it is too small
7516 then they replace it by the smallest signed number (\c{8000h} or
7517 \c{80h}) that will fit. \c{PACKUSWB} performs unsigned saturation:
7518 it treats its input as unsigned, and replaces it by the largest
7519 unsigned number that will fit.
7520
7521 \H{insPADDB} \i\c{PADDxx}: MMX Packed Addition
7522
7523 \c PADDB mmxreg,r/m64            ; 0F FC /r             [PENT,MMX]
7524 \c PADDW mmxreg,r/m64            ; 0F FD /r             [PENT,MMX]
7525 \c PADDD mmxreg,r/m64            ; 0F FE /r             [PENT,MMX]
7526
7527 \c PADDSB mmxreg,r/m64           ; 0F EC /r             [PENT,MMX]
7528 \c PADDSW mmxreg,r/m64           ; 0F ED /r             [PENT,MMX]
7529
7530 \c PADDUSB mmxreg,r/m64          ; 0F DC /r             [PENT,MMX]
7531 \c PADDUSW mmxreg,r/m64          ; 0F DD /r             [PENT,MMX]
7532
7533 \c{PADDxx} all perform packed addition between their two 64-bit
7534 operands, storing the result in the destination (first) operand. The
7535 \c{PADDxB} forms treat the 64-bit operands as vectors of eight
7536 bytes, and add each byte individually; \c{PADDxW} treat the operands
7537 as vectors of four words; and \c{PADDD} treats its operands as
7538 vectors of two doublewords.
7539
7540 \c{PADDSB} and \c{PADDSW} perform signed saturation on the sum of
7541 each pair of bytes or words: if the result of an addition is too
7542 large or too small to fit into a signed byte or word result, it is
7543 clipped (saturated) to the largest or smallest value which \e{will}
7544 fit. \c{PADDUSB} and \c{PADDUSW} similarly perform unsigned
7545 saturation, clipping to \c{0FFh} or \c{0FFFFh} if the result is
7546 larger than that.
7547
7548 \H{insPADDSIW} \i\c{PADDSIW}: MMX Packed Addition to Implicit
7549 Destination
7550
7551 \c PADDSIW mmxreg,r/m64          ; 0F 51 /r             [CYRIX,MMX]
7552
7553 \c{PADDSIW}, specific to the Cyrix extensions to the MMX instruction
7554 set, performs the same function as \c{PADDSW}, except that the
7555 result is not placed in the register specified by the first operand,
7556 but instead in the register whose number differs from the first
7557 operand only in the last bit. So \c{PADDSIW MM0,MM2} would put the
7558 result in \c{MM1}, but \c{PADDSIW MM1,MM2} would put the result in
7559 \c{MM0}.
7560
7561 \H{insPAND} \i\c{PAND}, \i\c{PANDN}: MMX Bitwise AND and AND-NOT
7562
7563 \c PAND mmxreg,r/m64             ; 0F DB /r             [PENT,MMX]
7564 \c PANDN mmxreg,r/m64            ; 0F DF /r             [PENT,MMX]
7565
7566 \c{PAND} performs a bitwise AND operation between its two operands
7567 (i.e. each bit of the result is 1 if and only if the corresponding
7568 bits of the two inputs were both 1), and stores the result in the
7569 destination (first) operand.
7570
7571 \c{PANDN} performs the same operation, but performs a one's
7572 complement operation on the destination (first) operand first.
7573
7574 \H{insPAVEB} \i\c{PAVEB}: MMX Packed Average
7575
7576 \c PAVEB mmxreg,r/m64            ; 0F 50 /r             [CYRIX,MMX]
7577
7578 \c{PAVEB}, specific to the Cyrix MMX extensions, treats its two
7579 operands as vectors of eight unsigned bytes, and calculates the
7580 average of the corresponding bytes in the operands. The resulting
7581 vector of eight averages is stored in the first operand.
7582
7583 \H{insPCMPEQB} \i\c{PCMPxx}: MMX Packed Comparison
7584
7585 \c PCMPEQB mmxreg,r/m64          ; 0F 74 /r             [PENT,MMX]
7586 \c PCMPEQW mmxreg,r/m64          ; 0F 75 /r             [PENT,MMX]
7587 \c PCMPEQD mmxreg,r/m64          ; 0F 76 /r             [PENT,MMX]
7588
7589 \c PCMPGTB mmxreg,r/m64          ; 0F 64 /r             [PENT,MMX]
7590 \c PCMPGTW mmxreg,r/m64          ; 0F 65 /r             [PENT,MMX]
7591 \c PCMPGTD mmxreg,r/m64          ; 0F 66 /r             [PENT,MMX]
7592
7593 The \c{PCMPxx} instructions all treat their operands as vectors of
7594 bytes, words, or doublewords; corresponding elements of the source
7595 and destination are compared, and the corresponding element of the
7596 destination (first) operand is set to all zeros or all ones
7597 depending on the result of the comparison.
7598
7599 \c{PCMPxxB} treats the operands as vectors of eight bytes,
7600 \c{PCMPxxW} treats them as vectors of four words, and \c{PCMPxxD} as
7601 two doublewords.
7602
7603 \c{PCMPEQx} sets the corresponding element of the destination
7604 operand to all ones if the two elements compared are equal;
7605 \c{PCMPGTx} sets the destination element to all ones if the element
7606 of the first (destination) operand is greater (treated as a signed
7607 integer) than that of the second (source) operand.
7608
7609 \H{insPDISTIB} \i\c{PDISTIB}: MMX Packed Distance and Accumulate
7610 with Implied Register
7611
7612 \c PDISTIB mmxreg,mem64          ; 0F 54 /r             [CYRIX,MMX]
7613
7614 \c{PDISTIB}, specific to the Cyrix MMX extensions, treats its two
7615 input operands as vectors of eight unsigned bytes. For each byte
7616 position, it finds the absolute difference between the bytes in that
7617 position in the two input operands, and adds that value to the byte
7618 in the same position in the implied output register. The addition is
7619 saturated to an unsigned byte in the same way as \c{PADDUSB}.
7620
7621 The implied output register is found in the same way as \c{PADDSIW}
7622 (\k{insPADDSIW}).
7623
7624 Note that \c{PDISTIB} cannot take a register as its second source
7625 operand.
7626
7627 \H{insPMACHRIW} \i\c{PMACHRIW}: MMX Packed Multiply and Accumulate
7628 with Rounding
7629
7630 \c PMACHRIW mmxreg,mem64         ; 0F 5E /r             [CYRIX,MMX]
7631
7632 \c{PMACHRIW} acts almost identically to \c{PMULHRIW}
7633 (\k{insPMULHRW}), but instead of \e{storing} its result in the
7634 implied destination register, it \e{adds} its result, as four packed
7635 words, to the implied destination register. No saturation is done:
7636 the addition can wrap around.
7637
7638 Note that \c{PMACHRIW} cannot take a register as its second source
7639 operand.
7640
7641 \H{insPMADDWD} \i\c{PMADDWD}: MMX Packed Multiply and Add
7642
7643 \c PMADDWD mmxreg,r/m64          ; 0F F5 /r             [PENT,MMX]
7644
7645 \c{PMADDWD} treats its two inputs as vectors of four signed words.
7646 It multiplies corresponding elements of the two operands, giving
7647 four signed doubleword results. The top two of these are added and
7648 placed in the top 32 bits of the destination (first) operand; the
7649 bottom two are added and placed in the bottom 32 bits.
7650
7651 \H{insPMAGW} \i\c{PMAGW}: MMX Packed Magnitude
7652
7653 \c PMAGW mmxreg,r/m64            ; 0F 52 /r             [CYRIX,MMX]
7654
7655 \c{PMAGW}, specific to the Cyrix MMX extensions, treats both its
7656 operands as vectors of four signed words. It compares the absolute
7657 values of the words in corresponding positions, and sets each word
7658 of the destination (first) operand to whichever of the two words in
7659 that position had the larger absolute value.
7660
7661 \H{insPMULHRW} \i\c{PMULHRW}, \i\c{PMULHRIW}: MMX Packed Multiply
7662 High with Rounding
7663
7664 \c PMULHRW mmxreg,r/m64          ; 0F 59 /r             [CYRIX,MMX]
7665 \c PMULHRIW mmxreg,r/m64         ; 0F 5D /r             [CYRIX,MMX]
7666
7667 These instructions, specific to the Cyrix MMX extensions, treat
7668 their operands as vectors of four signed words. Words in
7669 corresponding positions are multiplied, to give a 32-bit value in
7670 which bits 30 and 31 are guaranteed equal. Bits 30 to 15 of this
7671 value (bit mask \c{0x7FFF8000}) are taken and stored in the
7672 corresponding position of the destination operand, after first
7673 rounding the low bit (equivalent to adding \c{0x4000} before
7674 extracting bits 30 to 15).
7675
7676 For \c{PMULHRW}, the destination operand is the first operand; for
7677 \c{PMULHRIW} the destination operand is implied by the first operand
7678 in the manner of \c{PADDSIW} (\k{insPADDSIW}).
7679
7680 \H{insPMULHW} \i\c{PMULHW}, \i\c{PMULLW}: MMX Packed Multiply
7681
7682 \c PMULHW mmxreg,r/m64           ; 0F E5 /r             [PENT,MMX]
7683 \c PMULLW mmxreg,r/m64           ; 0F D5 /r             [PENT,MMX]
7684
7685 \c{PMULxW} treats its two inputs as vectors of four signed words. It
7686 multiplies corresponding elements of the two operands, giving four
7687 signed doubleword results.
7688
7689 \c{PMULHW} then stores the top 16 bits of each doubleword in the
7690 destination (first) operand; \c{PMULLW} stores the bottom 16 bits of
7691 each doubleword in the destination operand.
7692
7693 \H{insPMVccZB} \i\c{PMVccZB}: MMX Packed Conditional Move
7694
7695 \c PMVZB mmxreg,mem64            ; 0F 58 /r             [CYRIX,MMX]
7696 \c PMVNZB mmxreg,mem64           ; 0F 5A /r             [CYRIX,MMX]
7697 \c PMVLZB mmxreg,mem64           ; 0F 5B /r             [CYRIX,MMX]
7698 \c PMVGEZB mmxreg,mem64          ; 0F 5C /r             [CYRIX,MMX]
7699
7700 These instructions, specific to the Cyrix MMX extensions, perform
7701 parallel conditional moves. The two input operands are treated as
7702 vectors of eight bytes. Each byte of the destination (first) operand
7703 is either written from the corresponding byte of the source (second)
7704 operand, or left alone, depending on the value of the byte in the
7705 \e{implied} operand (specified in the same way as \c{PADDSIW}, in
7706 \k{insPADDSIW}).
7707
7708 \c{PMVZB} performs each move if the corresponding byte in the
7709 implied operand is zero. \c{PMVNZB} moves if the byte is non-zero.
7710 \c{PMVLZB} moves if the byte is less than zero, and \c{PMVGEZB}
7711 moves if the byte is greater than or equal to zero.
7712
7713 Note that these instructions cannot take a register as their second
7714 source operand.
7715
7716 \H{insPOP} \i\c{POP}: Pop Data from Stack
7717
7718 \c POP reg16                     ; o16 58+r             [8086]
7719 \c POP reg32                     ; o32 58+r             [386]
7720
7721 \c POP r/m16                     ; o16 8F /0            [8086]
7722 \c POP r/m32                     ; o32 8F /0            [386]
7723
7724 \c POP CS                        ; 0F                   [8086,UNDOC]
7725 \c POP DS                        ; 1F                   [8086]
7726 \c POP ES                        ; 07                   [8086]
7727 \c POP SS                        ; 17                   [8086]
7728 \c POP FS                        ; 0F A1                [386]
7729 \c POP GS                        ; 0F A9                [386]
7730
7731 \c{POP} loads a value from the stack (from \c{[SS:SP]} or
7732 \c{[SS:ESP]}) and then increments the stack pointer.
7733
7734 The address-size attribute of the instruction determines whether
7735 \c{SP} or \c{ESP} is used as the stack pointer: to deliberately
7736 override the default given by the \c{BITS} setting, you can use an
7737 \i\c{a16} or \i\c{a32} prefix.
7738
7739 The operand-size attribute of the instruction determines whether the
7740 stack pointer is incremented by 2 or 4: this means that segment
7741 register pops in \c{BITS 32} mode will pop 4 bytes off the stack and
7742 discard the upper two of them. If you need to override that, you can
7743 use an \i\c{o16} or \i\c{o32} prefix.
7744
7745 The above opcode listings give two forms for general-purpose
7746 register pop instructions: for example, \c{POP BX} has the two forms
7747 \c{5B} and \c{8F C3}. NASM will always generate the shorter form
7748 when given \c{POP BX}. NDISASM will disassemble both.
7749
7750 \c{POP CS} is not a documented instruction, and is not supported on
7751 any processor above the 8086 (since they use \c{0Fh} as an opcode
7752 prefix for instruction set extensions). However, at least some 8086
7753 processors do support it, and so NASM generates it for completeness.
7754
7755 \H{insPOPA} \i\c{POPAx}: Pop All General-Purpose Registers
7756
7757 \c POPA                          ; 61                   [186]
7758 \c POPAW                         ; o16 61               [186]
7759 \c POPAD                         ; o32 61               [386]
7760
7761 \c{POPAW} pops a word from the stack into each of, successively,
7762 \c{DI}, \c{SI}, \c{BP}, nothing (it discards a word from the stack
7763 which was a placeholder for \c{SP}), \c{BX}, \c{DX}, \c{CX} and
7764 \c{AX}. It is intended to reverse the operation of \c{PUSHAW} (see
7765 \k{insPUSHA}), but it ignores the value for \c{SP} that was pushed
7766 on the stack by \c{PUSHAW}.
7767
7768 \c{POPAD} pops twice as much data, and places the results in
7769 \c{EDI}, \c{ESI}, \c{EBP}, nothing (placeholder for \c{ESP}),
7770 \c{EBX}, \c{EDX}, \c{ECX} and \c{EAX}. It reverses the operation of
7771 \c{PUSHAD}.
7772
7773 \c{POPA} is an alias mnemonic for either \c{POPAW} or \c{POPAD},
7774 depending on the current \c{BITS} setting.
7775
7776 Note that the registers are popped in reverse order of their numeric
7777 values in opcodes (see \k{iref-rv}).
7778
7779 \H{insPOPF} \i\c{POPFx}: Pop Flags Register
7780
7781 \c POPF                          ; 9D                   [186]
7782 \c POPFW                         ; o16 9D               [186]
7783 \c POPFD                         ; o32 9D               [386]
7784
7785 \c{POPFW} pops a word from the stack and stores it in the bottom 16
7786 bits of the flags register (or the whole flags register, on
7787 processors below a 386). \c{POPFD} pops a doubleword and stores it
7788 in the entire flags register.
7789
7790 \c{POPF} is an alias mnemonic for either \c{POPFW} or \c{POPFD},
7791 depending on the current \c{BITS} setting.
7792
7793 See also \c{PUSHF} (\k{insPUSHF}).
7794
7795 \H{insPOR} \i\c{POR}: MMX Bitwise OR
7796
7797 \c POR mmxreg,r/m64              ; 0F EB /r             [PENT,MMX]
7798
7799 \c{POR} performs a bitwise OR operation between its two operands
7800 (i.e. each bit of the result is 1 if and only if at least one of the
7801 corresponding bits of the two inputs was 1), and stores the result
7802 in the destination (first) operand.
7803
7804 \H{insPSLLD} \i\c{PSLLx}, \i\c{PSRLx}, \i\c{PSRAx}: MMX Bit Shifts
7805
7806 \c PSLLW mmxreg,r/m64            ; 0F F1 /r             [PENT,MMX]
7807 \c PSLLW mmxreg,imm8             ; 0F 71 /6 ib          [PENT,MMX]
7808
7809 \c PSLLD mmxreg,r/m64            ; 0F F2 /r             [PENT,MMX]
7810 \c PSLLD mmxreg,imm8             ; 0F 72 /6 ib          [PENT,MMX]
7811
7812 \c PSLLQ mmxreg,r/m64            ; 0F F3 /r             [PENT,MMX]
7813 \c PSLLQ mmxreg,imm8             ; 0F 73 /6 ib          [PENT,MMX]
7814
7815 \c PSRAW mmxreg,r/m64            ; 0F E1 /r             [PENT,MMX]
7816 \c PSRAW mmxreg,imm8             ; 0F 71 /4 ib          [PENT,MMX]
7817
7818 \c PSRAD mmxreg,r/m64            ; 0F E2 /r             [PENT,MMX]
7819 \c PSRAD mmxreg,imm8             ; 0F 72 /4 ib          [PENT,MMX]
7820
7821 \c PSRLW mmxreg,r/m64            ; 0F D1 /r             [PENT,MMX]
7822 \c PSRLW mmxreg,imm8             ; 0F 71 /2 ib          [PENT,MMX]
7823
7824 \c PSRLD mmxreg,r/m64            ; 0F D2 /r             [PENT,MMX]
7825 \c PSRLD mmxreg,imm8             ; 0F 72 /2 ib          [PENT,MMX]
7826
7827 \c PSRLQ mmxreg,r/m64            ; 0F D3 /r             [PENT,MMX]
7828 \c PSRLQ mmxreg,imm8             ; 0F 73 /2 ib          [PENT,MMX]
7829
7830 \c{PSxxQ} perform simple bit shifts on the 64-bit MMX registers: the
7831 destination (first) operand is shifted left or right by the number of
7832 bits given in the source (second) operand, and the vacated bits are
7833 filled in with zeros (for a logical shift) or copies of the original
7834 sign bit (for an arithmetic right shift).
7835
7836 \c{PSxxW} and \c{PSxxD} perform packed bit shifts: the destination
7837 operand is treated as a vector of four words or two doublewords, and
7838 each element is shifted individually, so bits shifted out of one
7839 element do not interfere with empty bits coming into the next.
7840
7841 \c{PSLLx} and \c{PSRLx} perform logical shifts: the vacated bits at
7842 one end of the shifted number are filled with zeros. \c{PSRAx}
7843 performs an arithmetic right shift: the vacated bits at the top of
7844 the shifted number are filled with copies of the original top (sign)
7845 bit.
7846
7847 \H{insPSUBB} \i\c{PSUBxx}: MMX Packed Subtraction
7848
7849 \c PSUBB mmxreg,r/m64            ; 0F F8 /r             [PENT,MMX]
7850 \c PSUBW mmxreg,r/m64            ; 0F F9 /r             [PENT,MMX]
7851 \c PSUBD mmxreg,r/m64            ; 0F FA /r             [PENT,MMX]
7852
7853 \c PSUBSB mmxreg,r/m64           ; 0F E8 /r             [PENT,MMX]
7854 \c PSUBSW mmxreg,r/m64           ; 0F E9 /r             [PENT,MMX]
7855
7856 \c PSUBUSB mmxreg,r/m64          ; 0F D8 /r             [PENT,MMX]
7857 \c PSUBUSW mmxreg,r/m64          ; 0F D9 /r             [PENT,MMX]
7858
7859 \c{PSUBxx} all perform packed subtraction between their two 64-bit
7860 operands, storing the result in the destination (first) operand. The
7861 \c{PSUBxB} forms treat the 64-bit operands as vectors of eight
7862 bytes, and subtract each byte individually; \c{PSUBxW} treat the operands
7863 as vectors of four words; and \c{PSUBD} treats its operands as
7864 vectors of two doublewords.
7865
7866 In all cases, the elements of the operand on the right are
7867 subtracted from the corresponding elements of the operand on the
7868 left, not the other way round.
7869
7870 \c{PSUBSB} and \c{PSUBSW} perform signed saturation on the sum of
7871 each pair of bytes or words: if the result of a subtraction is too
7872 large or too small to fit into a signed byte or word result, it is
7873 clipped (saturated) to the largest or smallest value which \e{will}
7874 fit. \c{PSUBUSB} and \c{PSUBUSW} similarly perform unsigned
7875 saturation, clipping to \c{0FFh} or \c{0FFFFh} if the result is
7876 larger than that.
7877
7878 \H{insPSUBSIW} \i\c{PSUBSIW}: MMX Packed Subtract with Saturation to
7879 Implied Destination
7880
7881 \c PSUBSIW mmxreg,r/m64          ; 0F 55 /r             [CYRIX,MMX]
7882
7883 \c{PSUBSIW}, specific to the Cyrix extensions to the MMX instruction
7884 set, performs the same function as \c{PSUBSW}, except that the
7885 result is not placed in the register specified by the first operand,
7886 but instead in the implied destination register, specified as for
7887 \c{PADDSIW} (\k{insPADDSIW}).
7888
7889 \H{insPUNPCKHBW} \i\c{PUNPCKxxx}: Unpack Data
7890
7891 \c PUNPCKHBW mmxreg,r/m64        ; 0F 68 /r             [PENT,MMX]
7892 \c PUNPCKHWD mmxreg,r/m64        ; 0F 69 /r             [PENT,MMX]
7893 \c PUNPCKHDQ mmxreg,r/m64        ; 0F 6A /r             [PENT,MMX]
7894
7895 \c PUNPCKLBW mmxreg,r/m64        ; 0F 60 /r             [PENT,MMX]
7896 \c PUNPCKLWD mmxreg,r/m64        ; 0F 61 /r             [PENT,MMX]
7897 \c PUNPCKLDQ mmxreg,r/m64        ; 0F 62 /r             [PENT,MMX]
7898
7899 \c{PUNPCKxx} all treat their operands as vectors, and produce a new
7900 vector generated by interleaving elements from the two inputs. The
7901 \c{PUNPCKHxx} instructions start by throwing away the bottom half of
7902 each input operand, and the \c{PUNPCKLxx} instructions throw away
7903 the top half.
7904
7905 The remaining elements, totalling 64 bits, are then interleaved into
7906 the destination, alternating elements from the second (source)
7907 operand and the first (destination) operand: so the leftmost element
7908 in the result always comes from the second operand, and the
7909 rightmost from the destination.
7910
7911 \c{PUNPCKxBW} works a byte at a time, \c{PUNPCKxWD} a word at a
7912 time, and \c{PUNPCKxDQ} a doubleword at a time.
7913
7914 So, for example, if the first operand held \c{0x7A6A5A4A3A2A1A0A}
7915 and the second held \c{0x7B6B5B4B3B2B1B0B}, then:
7916
7917 \b \c{PUNPCKHBW} would return \c{0x7B7A6B6A5B5A4B4A}.
7918
7919 \b \c{PUNPCKHWD} would return \c{0x7B6B7A6A5B4B5A4A}.
7920
7921 \b \c{PUNPCKHDQ} would return \c{0x7B6B5B4B7A6A5A4A}.
7922
7923 \b \c{PUNPCKLBW} would return \c{0x3B3A2B2A1B1A0B0A}.
7924
7925 \b \c{PUNPCKLWD} would return \c{0x3B2B3A2A1B0B1A0A}.
7926
7927 \b \c{PUNPCKLDQ} would return \c{0x3B2B1B0B3A2A1A0A}.
7928
7929 \H{insPUSH} \i\c{PUSH}: Push Data on Stack
7930
7931 \c PUSH reg16                    ; o16 50+r             [8086]
7932 \c PUSH reg32                    ; o32 50+r             [386]
7933
7934 \c PUSH r/m16                    ; o16 FF /6            [8086]
7935 \c PUSH r/m32                    ; o32 FF /6            [386]
7936
7937 \c PUSH CS                       ; 0E                   [8086]
7938 \c PUSH DS                       ; 1E                   [8086]
7939 \c PUSH ES                       ; 06                   [8086]
7940 \c PUSH SS                       ; 16                   [8086]
7941 \c PUSH FS                       ; 0F A0                [386]
7942 \c PUSH GS                       ; 0F A8                [386]
7943
7944 \c PUSH imm8                     ; 6A ib                [286]
7945 \c PUSH imm16                    ; o16 68 iw            [286]
7946 \c PUSH imm32                    ; o32 68 id            [386]
7947
7948 \c{PUSH} decrements the stack pointer (\c{SP} or \c{ESP}) by 2 or 4,
7949 and then stores the given value at \c{[SS:SP]} or \c{[SS:ESP]}.
7950
7951 The address-size attribute of the instruction determines whether
7952 \c{SP} or \c{ESP} is used as the stack pointer: to deliberately
7953 override the default given by the \c{BITS} setting, you can use an
7954 \i\c{a16} or \i\c{a32} prefix.
7955
7956 The operand-size attribute of the instruction determines whether the
7957 stack pointer is decremented by 2 or 4: this means that segment
7958 register pushes in \c{BITS 32} mode will push 4 bytes on the stack,
7959 of which the upper two are undefined. If you need to override that,
7960 you can use an \i\c{o16} or \i\c{o32} prefix.
7961
7962 The above opcode listings give two forms for general-purpose
7963 \i{register push} instructions: for example, \c{PUSH BX} has the two
7964 forms \c{53} and \c{FF F3}. NASM will always generate the shorter
7965 form when given \c{PUSH BX}. NDISASM will disassemble both.
7966
7967 Unlike the undocumented and barely supported \c{POP CS}, \c{PUSH CS}
7968 is a perfectly valid and sensible instruction, supported on all
7969 processors.
7970
7971 The instruction \c{PUSH SP} may be used to distinguish an 8086 from
7972 later processors: on an 8086, the value of \c{SP} stored is the
7973 value it has \e{after} the push instruction, whereas on later
7974 processors it is the value \e{before} the push instruction.
7975
7976 \H{insPUSHA} \i\c{PUSHAx}: Push All General-Purpose Registers
7977
7978 \c PUSHA                         ; 60                   [186]
7979 \c PUSHAD                        ; o32 60               [386]
7980 \c PUSHAW                        ; o16 60               [186]
7981
7982 \c{PUSHAW} pushes, in succession, \c{AX}, \c{CX}, \c{DX}, \c{BX},
7983 \c{SP}, \c{BP}, \c{SI} and \c{DI} on the stack, decrementing the
7984 stack pointer by a total of 16.
7985
7986 \c{PUSHAD} pushes, in succession, \c{EAX}, \c{ECX}, \c{EDX},
7987 \c{EBX}, \c{ESP}, \c{EBP}, \c{ESI} and \c{EDI} on the stack,
7988 decrementing the stack pointer by a total of 32.
7989
7990 In both cases, the value of \c{SP} or \c{ESP} pushed is its
7991 \e{original} value, as it had before the instruction was executed.
7992
7993 \c{PUSHA} is an alias mnemonic for either \c{PUSHAW} or \c{PUSHAD},
7994 depending on the current \c{BITS} setting.
7995
7996 Note that the registers are pushed in order of their numeric values
7997 in opcodes (see \k{iref-rv}).
7998
7999 See also \c{POPA} (\k{insPOPA}).
8000
8001 \H{insPUSHF} \i\c{PUSHFx}: Push Flags Register
8002
8003 \c PUSHF                         ; 9C                   [186]
8004 \c PUSHFD                        ; o32 9C               [386]
8005 \c PUSHFW                        ; o16 9C               [186]
8006
8007 \c{PUSHFW} pops a word from the stack and stores it in the bottom 16
8008 bits of the flags register (or the whole flags register, on
8009 processors below a 386). \c{PUSHFD} pops a doubleword and stores it
8010 in the entire flags register.
8011
8012 \c{PUSHF} is an alias mnemonic for either \c{PUSHFW} or \c{PUSHFD},
8013 depending on the current \c{BITS} setting.
8014
8015 See also \c{POPF} (\k{insPOPF}).
8016
8017 \H{insPXOR} \i\c{PXOR}: MMX Bitwise XOR
8018
8019 \c PXOR mmxreg,r/m64             ; 0F EF /r             [PENT,MMX]
8020
8021 \c{PXOR} performs a bitwise XOR operation between its two operands
8022 (i.e. each bit of the result is 1 if and only if exactly one of the
8023 corresponding bits of the two inputs was 1), and stores the result
8024 in the destination (first) operand.
8025
8026 \H{insRCL} \i\c{RCL}, \i\c{RCR}: Bitwise Rotate through Carry Bit
8027
8028 \c RCL r/m8,1                    ; D0 /2                [8086]
8029 \c RCL r/m8,CL                   ; D2 /2                [8086]
8030 \c RCL r/m8,imm8                 ; C0 /2 ib             [286]
8031 \c RCL r/m16,1                   ; o16 D1 /2            [8086]
8032 \c RCL r/m16,CL                  ; o16 D3 /2            [8086]
8033 \c RCL r/m16,imm8                ; o16 C1 /2 ib         [286]
8034 \c RCL r/m32,1                   ; o32 D1 /2            [386]
8035 \c RCL r/m32,CL                  ; o32 D3 /2            [386]
8036 \c RCL r/m32,imm8                ; o32 C1 /2 ib         [386]
8037
8038 \c RCR r/m8,1                    ; D0 /3                [8086]
8039 \c RCR r/m8,CL                   ; D2 /3                [8086]
8040 \c RCR r/m8,imm8                 ; C0 /3 ib             [286]
8041 \c RCR r/m16,1                   ; o16 D1 /3            [8086]
8042 \c RCR r/m16,CL                  ; o16 D3 /3            [8086]
8043 \c RCR r/m16,imm8                ; o16 C1 /3 ib         [286]
8044 \c RCR r/m32,1                   ; o32 D1 /3            [386]
8045 \c RCR r/m32,CL                  ; o32 D3 /3            [386]
8046 \c RCR r/m32,imm8                ; o32 C1 /3 ib         [386]
8047
8048 \c{RCL} and \c{RCR} perform a 9-bit, 17-bit or 33-bit bitwise
8049 rotation operation, involving the given source/destination (first)
8050 operand and the carry bit. Thus, for example, in the operation
8051 \c{RCR AL,1}, a 9-bit rotation is performed in which \c{AL} is
8052 shifted left by 1, the top bit of \c{AL} moves into the carry flag,
8053 and the original value of the carry flag is placed in the low bit of
8054 \c{AL}.
8055
8056 The number of bits to rotate by is given by the second operand. Only
8057 the bottom five bits of the rotation count are considered by
8058 processors above the 8086.
8059
8060 You can force the longer (286 and upwards, beginning with a \c{C1}
8061 byte) form of \c{RCL foo,1} by using a \c{BYTE} prefix: \c{RCL
8062 foo,BYTE 1}. Similarly with \c{RCR}.
8063
8064 \H{insRDMSR} \i\c{RDMSR}: Read Model-Specific Registers
8065
8066 \c RDMSR                         ; 0F 32                [PENT]
8067
8068 \c{RDMSR} reads the processor Model-Specific Register (MSR) whose
8069 index is stored in \c{ECX}, and stores the result in \c{EDX:EAX}.
8070 See also \c{WRMSR} (\k{insWRMSR}).
8071
8072 \H{insRDPMC} \i\c{RDPMC}: Read Performance-Monitoring Counters
8073
8074 \c RDPMC                         ; 0F 33                [P6]
8075
8076 \c{RDPMC} reads the processor performance-monitoring counter whose
8077 index is stored in \c{ECX}, and stores the result in \c{EDX:EAX}.
8078
8079 \H{insRDTSC} \i\c{RDTSC}: Read Time-Stamp Counter
8080
8081 \c RDTSC                         ; 0F 31                [PENT]
8082
8083 \c{RDTSC} reads the processor's time-stamp counter into \c{EDX:EAX}.
8084
8085 \H{insRET} \i\c{RET}, \i\c{RETF}, \i\c{RETN}: Return from Procedure Call
8086
8087 \c RET                           ; C3                   [8086]
8088 \c RET imm16                     ; C2 iw                [8086]
8089
8090 \c RETF                          ; CB                   [8086]
8091 \c RETF imm16                    ; CA iw                [8086]
8092
8093 \c RETN                          ; C3                   [8086]
8094 \c RETN imm16                    ; C2 iw                [8086]
8095
8096 \c{RET}, and its exact synonym \c{RETN}, pop \c{IP} or \c{EIP} from
8097 the stack and transfer control to the new address. Optionally, if a
8098 numeric second operand is provided, they increment the stack pointer
8099 by a further \c{imm16} bytes after popping the return address.
8100
8101 \c{RETF} executes a far return: after popping \c{IP}/\c{EIP}, it
8102 then pops \c{CS}, and \e{then} increments the stack pointer by the
8103 optional argument if present.
8104
8105 \H{insROL} \i\c{ROL}, \i\c{ROR}: Bitwise Rotate
8106
8107 \c ROL r/m8,1                    ; D0 /0                [8086]
8108 \c ROL r/m8,CL                   ; D2 /0                [8086]
8109 \c ROL r/m8,imm8                 ; C0 /0 ib             [286]
8110 \c ROL r/m16,1                   ; o16 D1 /0            [8086]
8111 \c ROL r/m16,CL                  ; o16 D3 /0            [8086]
8112 \c ROL r/m16,imm8                ; o16 C1 /0 ib         [286]
8113 \c ROL r/m32,1                   ; o32 D1 /0            [386]
8114 \c ROL r/m32,CL                  ; o32 D3 /0            [386]
8115 \c ROL r/m32,imm8                ; o32 C1 /0 ib         [386]
8116
8117 \c ROR r/m8,1                    ; D0 /1                [8086]
8118 \c ROR r/m8,CL                   ; D2 /1                [8086]
8119 \c ROR r/m8,imm8                 ; C0 /1 ib             [286]
8120 \c ROR r/m16,1                   ; o16 D1 /1            [8086]
8121 \c ROR r/m16,CL                  ; o16 D3 /1            [8086]
8122 \c ROR r/m16,imm8                ; o16 C1 /1 ib         [286]
8123 \c ROR r/m32,1                   ; o32 D1 /1            [386]
8124 \c ROR r/m32,CL                  ; o32 D3 /1            [386]
8125 \c ROR r/m32,imm8                ; o32 C1 /1 ib         [386]
8126
8127 \c{ROL} and \c{ROR} perform a bitwise rotation operation on the given
8128 source/destination (first) operand. Thus, for example, in the
8129 operation \c{ROR AL,1}, an 8-bit rotation is performed in which
8130 \c{AL} is shifted left by 1 and the original top bit of \c{AL} moves
8131 round into the low bit.
8132
8133 The number of bits to rotate by is given by the second operand. Only
8134 the bottom 3, 4 or 5 bits (depending on the source operand size) of
8135 the rotation count are considered by processors above the 8086.
8136
8137 You can force the longer (286 and upwards, beginning with a \c{C1}
8138 byte) form of \c{ROL foo,1} by using a \c{BYTE} prefix: \c{ROL
8139 foo,BYTE 1}. Similarly with \c{ROR}.
8140
8141 \H{insRSM} \i\c{RSM}: Resume from System-Management Mode
8142
8143 \c RSM                           ; 0F AA                [PENT]
8144
8145 \c{RSM} returns the processor to its normal operating mode when it
8146 was in System-Management Mode.
8147
8148 \H{insSAHF} \i\c{SAHF}: Store AH to Flags
8149
8150 \c SAHF                          ; 9E                   [8086]
8151
8152 \c{SAHF} sets the low byte of the flags word according to the
8153 contents of the \c{AH} register. See also \c{LAHF} (\k{insLAHF}).
8154
8155 \H{insSAL} \i\c{SAL}, \i\c{SAR}: Bitwise Arithmetic Shifts
8156
8157 \c SAL r/m8,1                    ; D0 /4                [8086]
8158 \c SAL r/m8,CL                   ; D2 /4                [8086]
8159 \c SAL r/m8,imm8                 ; C0 /4 ib             [286]
8160 \c SAL r/m16,1                   ; o16 D1 /4            [8086]
8161 \c SAL r/m16,CL                  ; o16 D3 /4            [8086]
8162 \c SAL r/m16,imm8                ; o16 C1 /4 ib         [286]
8163 \c SAL r/m32,1                   ; o32 D1 /4            [386]
8164 \c SAL r/m32,CL                  ; o32 D3 /4            [386]
8165 \c SAL r/m32,imm8                ; o32 C1 /4 ib         [386]
8166
8167 \c SAR r/m8,1                    ; D0 /0                [8086]
8168 \c SAR r/m8,CL                   ; D2 /0                [8086]
8169 \c SAR r/m8,imm8                 ; C0 /0 ib             [286]
8170 \c SAR r/m16,1                   ; o16 D1 /0            [8086]
8171 \c SAR r/m16,CL                  ; o16 D3 /0            [8086]
8172 \c SAR r/m16,imm8                ; o16 C1 /0 ib         [286]
8173 \c SAR r/m32,1                   ; o32 D1 /0            [386]
8174 \c SAR r/m32,CL                  ; o32 D3 /0            [386]
8175 \c SAR r/m32,imm8                ; o32 C1 /0 ib         [386]
8176
8177 \c{SAL} and \c{SAR} perform an arithmetic shift operation on the given
8178 source/destination (first) operand. The vacated bits are filled with
8179 zero for \c{SAL}, and with copies of the original high bit of the
8180 source operand for \c{SAR}.
8181
8182 \c{SAL} is a synonym for \c{SHL} (see \k{insSHL}). NASM will
8183 assemble either one to the same code, but NDISASM will always
8184 disassemble that code as \c{SHL}.
8185
8186 The number of bits to shift by is given by the second operand. Only
8187 the bottom 3, 4 or 5 bits (depending on the source operand size) of
8188 the shift count are considered by processors above the 8086.
8189
8190 You can force the longer (286 and upwards, beginning with a \c{C1}
8191 byte) form of \c{SAL foo,1} by using a \c{BYTE} prefix: \c{SAL
8192 foo,BYTE 1}. Similarly with \c{SAR}.
8193
8194 \H{insSALC} \i\c{SALC}: Set AL from Carry Flag
8195
8196 \c SALC                          ; D6                   [8086,UNDOC]
8197
8198 \c{SALC} is an early undocumented instruction similar in concept to
8199 \c{SETcc} (\k{insSETcc}). Its function is to set \c{AL} to zero if
8200 the carry flag is clear, or to \c{0xFF} if it is set.
8201
8202 \H{insSBB} \i\c{SBB}: Subtract with Borrow
8203
8204 \c SBB r/m8,reg8                 ; 18 /r                [8086]
8205 \c SBB r/m16,reg16               ; o16 19 /r            [8086]
8206 \c SBB r/m32,reg32               ; o32 19 /r            [386]
8207
8208 \c SBB reg8,r/m8                 ; 1A /r                [8086]
8209 \c SBB reg16,r/m16               ; o16 1B /r            [8086]
8210 \c SBB reg32,r/m32               ; o32 1B /r            [386]
8211
8212 \c SBB r/m8,imm8                 ; 80 /3 ib             [8086]
8213 \c SBB r/m16,imm16               ; o16 81 /3 iw         [8086]
8214 \c SBB r/m32,imm32               ; o32 81 /3 id         [386]
8215
8216 \c SBB r/m16,imm8                ; o16 83 /3 ib         [8086]
8217 \c SBB r/m32,imm8                ; o32 83 /3 ib         [8086]
8218
8219 \c SBB AL,imm8                   ; 1C ib                [8086]
8220 \c SBB AX,imm16                  ; o16 1D iw            [8086]
8221 \c SBB EAX,imm32                 ; o32 1D id            [386]
8222
8223 \c{SBB} performs integer subtraction: it subtracts its second
8224 operand, plus the value of the carry flag, from its first, and
8225 leaves the result in its destination (first) operand. The flags are
8226 set according to the result of the operation: in particular, the
8227 carry flag is affected and can be used by a subsequent \c{SBB}
8228 instruction.
8229
8230 In the forms with an 8-bit immediate second operand and a longer
8231 first operand, the second operand is considered to be signed, and is
8232 sign-extended to the length of the first operand. In these cases,
8233 the \c{BYTE} qualifier is necessary to force NASM to generate this
8234 form of the instruction.
8235
8236 To subtract one number from another without also subtracting the
8237 contents of the carry flag, use \c{SUB} (\k{insSUB}).
8238
8239 \H{insSCASB} \i\c{SCASB}, \i\c{SCASW}, \i\c{SCASD}: Scan String
8240
8241 \c SCASB                         ; AE                   [8086]
8242 \c SCASW                         ; o16 AF               [8086]
8243 \c SCASD                         ; o32 AF               [386]
8244
8245 \c{SCASB} compares the byte in \c{AL} with the byte at \c{[ES:DI]}
8246 or \c{[ES:EDI]}, and sets the flags accordingly. It then increments
8247 or decrements (depending on the direction flag: increments if the
8248 flag is clear, decrements if it is set) \c{DI} (or \c{EDI}).
8249
8250 The register used is \c{DI} if the address size is 16 bits, and
8251 \c{EDI} if it is 32 bits. If you need to use an address size not
8252 equal to the current \c{BITS} setting, you can use an explicit
8253 \i\c{a16} or \i\c{a32} prefix.
8254
8255 Segment override prefixes have no effect for this instruction: the
8256 use of \c{ES} for the load from \c{[DI]} or \c{[EDI]} cannot be
8257 overridden.
8258
8259 \c{SCASW} and \c{SCASD} work in the same way, but they compare a
8260 word to \c{AX} or a doubleword to \c{EAX} instead of a byte to
8261 \c{AL}, and increment or decrement the addressing registers by 2 or
8262 4 instead of 1.
8263
8264 The \c{REPE} and \c{REPNE} prefixes (equivalently, \c{REPZ} and
8265 \c{REPNZ}) may be used to repeat the instruction up to \c{CX} (or
8266 \c{ECX} - again, the address size chooses which) times until the
8267 first unequal or equal byte is found.
8268
8269 \H{insSETcc} \i\c{SETcc}: Set Register from Condition
8270
8271 \c SETcc r/m8                    ; 0F 90+cc /2          [386]
8272
8273 \c{SETcc} sets the given 8-bit operand to zero if its condition is
8274 not satisfied, and to 1 if it is.
8275
8276 \H{insSGDT} \i\c{SGDT}, \i\c{SIDT}, \i\c{SLDT}: Store Descriptor Table Pointers
8277
8278 \c SGDT mem                      ; 0F 01 /0             [286,PRIV]
8279 \c SIDT mem                      ; 0F 01 /1             [286,PRIV]
8280 \c SLDT r/m16                    ; 0F 00 /0             [286,PRIV]
8281
8282 \c{SGDT} and \c{SIDT} both take a 6-byte memory area as an operand:
8283 they store the contents of the GDTR (global descriptor table
8284 register) or IDTR (interrupt descriptor table register) into that
8285 area as a 32-bit linear address and a 16-bit size limit from that
8286 area (in that order). These are the only instructions which directly
8287 use \e{linear} addresses, rather than segment/offset pairs.
8288
8289 \c{SLDT} stores the segment selector corresponding to the LDT (local
8290 descriptor table) into the given operand.
8291
8292 See also \c{LGDT}, \c{LIDT} and \c{LLDT} (\k{insLGDT}).
8293
8294 \H{insSHL} \i\c{SHL}, \i\c{SHR}: Bitwise Logical Shifts
8295
8296 \c SHL r/m8,1                    ; D0 /4                [8086]
8297 \c SHL r/m8,CL                   ; D2 /4                [8086]
8298 \c SHL r/m8,imm8                 ; C0 /4 ib             [286]
8299 \c SHL r/m16,1                   ; o16 D1 /4            [8086]
8300 \c SHL r/m16,CL                  ; o16 D3 /4            [8086]
8301 \c SHL r/m16,imm8                ; o16 C1 /4 ib         [286]
8302 \c SHL r/m32,1                   ; o32 D1 /4            [386]
8303 \c SHL r/m32,CL                  ; o32 D3 /4            [386]
8304 \c SHL r/m32,imm8                ; o32 C1 /4 ib         [386]
8305
8306 \c SHR r/m8,1                    ; D0 /5                [8086]
8307 \c SHR r/m8,CL                   ; D2 /5                [8086]
8308 \c SHR r/m8,imm8                 ; C0 /5 ib             [286]
8309 \c SHR r/m16,1                   ; o16 D1 /5            [8086]
8310 \c SHR r/m16,CL                  ; o16 D3 /5            [8086]
8311 \c SHR r/m16,imm8                ; o16 C1 /5 ib         [286]
8312 \c SHR r/m32,1                   ; o32 D1 /5            [386]
8313 \c SHR r/m32,CL                  ; o32 D3 /5            [386]
8314 \c SHR r/m32,imm8                ; o32 C1 /5 ib         [386]
8315
8316 \c{SHL} and \c{SHR} perform a logical shift operation on the given
8317 source/destination (first) operand. The vacated bits are filled with
8318 zero.
8319
8320 A synonym for \c{SHL} is \c{SAL} (see \k{insSAL}). NASM will
8321 assemble either one to the same code, but NDISASM will always
8322 disassemble that code as \c{SHL}.
8323
8324 The number of bits to shift by is given by the second operand. Only
8325 the bottom 3, 4 or 5 bits (depending on the source operand size) of
8326 the shift count are considered by processors above the 8086.
8327
8328 You can force the longer (286 and upwards, beginning with a \c{C1}
8329 byte) form of \c{SHL foo,1} by using a \c{BYTE} prefix: \c{SHL
8330 foo,BYTE 1}. Similarly with \c{SHR}.
8331
8332 \H{insSHLD} \i\c{SHLD}, \i\c{SHRD}: Bitwise Double-Precision Shifts
8333
8334 \c SHLD r/m16,reg16,imm8         ; o16 0F A4 /r ib      [386]
8335 \c SHLD r/m16,reg32,imm8         ; o32 0F A4 /r ib      [386]
8336 \c SHLD r/m16,reg16,CL           ; o16 0F A5 /r         [386]
8337 \c SHLD r/m16,reg32,CL           ; o32 0F A5 /r         [386]
8338
8339 \c SHRD r/m16,reg16,imm8         ; o16 0F AC /r ib      [386]
8340 \c SHRD r/m32,reg32,imm8         ; o32 0F AC /r ib      [386]
8341 \c SHRD r/m16,reg16,CL           ; o16 0F AD /r         [386]
8342 \c SHRD r/m32,reg32,CL           ; o32 0F AD /r         [386]
8343
8344 \c{SHLD} performs a double-precision left shift. It notionally places
8345 its second operand to the right of its first, then shifts the entire
8346 bit string thus generated to the left by a number of bits specified
8347 in the third operand. It then updates only the \e{first} operand
8348 according to the result of this. The second operand is not modified.
8349
8350 \c{SHRD} performs the corresponding right shift: it notionally
8351 places the second operand to the \e{left} of the first, shifts the
8352 whole bit string right, and updates only the first operand.
8353
8354 For example, if \c{EAX} holds \c{0x01234567} and \c{EBX} holds
8355 \c{0x89ABCDEF}, then the instruction \c{SHLD EAX,EBX,4} would update
8356 \c{EAX} to hold \c{0x12345678}. Under the same conditions, \c{SHRD
8357 EAX,EBX,4} would update \c{EAX} to hold \c{0xF0123456}.
8358
8359 The number of bits to shift by is given by the third operand. Only
8360 the bottom 5 bits of the shift count are considered.
8361
8362 \H{insSMI} \i\c{SMI}: System Management Interrupt
8363
8364 \c SMI                           ; F1                   [386,UNDOC]
8365
8366 This is an opcode apparently supported by some AMD processors (which
8367 is why it can generate the same opcode as \c{INT1}), and places the
8368 machine into system-management mode, a special debugging mode.
8369
8370 \H{insSMSW} \i\c{SMSW}: Store Machine Status Word
8371
8372 \c SMSW r/m16                    ; 0F 01 /4             [286,PRIV]
8373
8374 \c{SMSW} stores the bottom half of the \c{CR0} control register (or
8375 the Machine Status Word, on 286 processors) into the destination
8376 operand. See also \c{LMSW} (\k{insLMSW}).
8377
8378 \H{insSTC} \i\c{STC}, \i\c{STD}, \i\c{STI}: Set Flags
8379
8380 \c STC                           ; F9                   [8086]
8381 \c STD                           ; FD                   [8086]
8382 \c STI                           ; FB                   [8086]
8383
8384 These instructions set various flags. \c{STC} sets the carry flag;
8385 \c{STD} sets the direction flag; and \c{STI} sets the interrupt flag
8386 (thus enabling interrupts).
8387
8388 To clear the carry, direction, or interrupt flags, use the \c{CLC},
8389 \c{CLD} and \c{CLI} instructions (\k{insCLC}). To invert the carry
8390 flag, use \c{CMC} (\k{insCMC}).
8391
8392 \H{insSTOSB} \i\c{STOSB}, \i\c{STOSW}, \i\c{STOSD}: Store Byte to String
8393
8394 \c STOSB                         ; AA                   [8086]
8395 \c STOSW                         ; o16 AB               [8086]
8396 \c STOSD                         ; o32 AB               [386]
8397
8398 \c{STOSB} stores the byte in \c{AL} at \c{[ES:DI]} or \c{[ES:EDI]},
8399 and sets the flags accordingly. It then increments or decrements
8400 (depending on the direction flag: increments if the flag is clear,
8401 decrements if it is set) \c{DI} (or \c{EDI}).
8402
8403 The register used is \c{DI} if the address size is 16 bits, and
8404 \c{EDI} if it is 32 bits. If you need to use an address size not
8405 equal to the current \c{BITS} setting, you can use an explicit
8406 \i\c{a16} or \i\c{a32} prefix.
8407
8408 Segment override prefixes have no effect for this instruction: the
8409 use of \c{ES} for the store to \c{[DI]} or \c{[EDI]} cannot be
8410 overridden.
8411
8412 \c{STOSW} and \c{STOSD} work in the same way, but they store the
8413 word in \c{AX} or the doubleword in \c{EAX} instead of the byte in
8414 \c{AL}, and increment or decrement the addressing registers by 2 or
8415 4 instead of 1.
8416
8417 The \c{REP} prefix may be used to repeat the instruction \c{CX} (or
8418 \c{ECX} - again, the address size chooses which) times.
8419
8420 \H{insSTR} \i\c{STR}: Store Task Register
8421
8422 \c STR r/m16                     ; 0F 00 /1             [286,PRIV]
8423
8424 \c{STR} stores the segment selector corresponding to the contents of
8425 the Task Register into its operand.
8426
8427 \H{insSUB} \i\c{SUB}: Subtract Integers
8428
8429 \c SUB r/m8,reg8                 ; 28 /r                [8086]
8430 \c SUB r/m16,reg16               ; o16 29 /r            [8086]
8431 \c SUB r/m32,reg32               ; o32 29 /r            [386]
8432
8433 \c SUB reg8,r/m8                 ; 2A /r                [8086]
8434 \c SUB reg16,r/m16               ; o16 2B /r            [8086]
8435 \c SUB reg32,r/m32               ; o32 2B /r            [386]
8436
8437 \c SUB r/m8,imm8                 ; 80 /5 ib             [8086]
8438 \c SUB r/m16,imm16               ; o16 81 /5 iw         [8086]
8439 \c SUB r/m32,imm32               ; o32 81 /5 id         [386]
8440
8441 \c SUB r/m16,imm8                ; o16 83 /5 ib         [8086]
8442 \c SUB r/m32,imm8                ; o32 83 /5 ib         [386]
8443
8444 \c SUB AL,imm8                   ; 2C ib                [8086]
8445 \c SUB AX,imm16                  ; o16 2D iw            [8086]
8446 \c SUB EAX,imm32                 ; o32 2D id            [386]
8447
8448 \c{SUB} performs integer subtraction: it subtracts its second
8449 operand from its first, and leaves the result in its destination
8450 (first) operand. The flags are set according to the result of the
8451 operation: in particular, the carry flag is affected and can be used
8452 by a subsequent \c{SBB} instruction (\k{insSBB}).
8453
8454 In the forms with an 8-bit immediate second operand and a longer
8455 first operand, the second operand is considered to be signed, and is
8456 sign-extended to the length of the first operand. In these cases,
8457 the \c{BYTE} qualifier is necessary to force NASM to generate this
8458 form of the instruction.
8459
8460 \H{insTEST} \i\c{TEST}: Test Bits (notional bitwise AND)
8461
8462 \c TEST r/m8,reg8                ; 84 /r                [8086]
8463 \c TEST r/m16,reg16              ; o16 85 /r            [8086]
8464 \c TEST r/m32,reg32              ; o32 85 /r            [386]
8465
8466 \c TEST r/m8,imm8                ; F6 /7 ib             [8086]
8467 \c TEST r/m16,imm16              ; o16 F7 /7 iw         [8086]
8468 \c TEST r/m32,imm32              ; o32 F7 /7 id         [386]
8469
8470 \c TEST AL,imm8                  ; A8 ib                [8086]
8471 \c TEST AX,imm16                 ; o16 A9 iw            [8086]
8472 \c TEST EAX,imm32                ; o32 A9 id            [386]
8473
8474 \c{TEST} performs a `mental' bitwise AND of its two operands, and
8475 affects the flags as if the operation had taken place, but does not
8476 store the result of the operation anywhere.
8477
8478 \H{insUMOV} \i\c{UMOV}: User Move Data
8479
8480 \c UMOV r/m8,reg8                ; 0F 10 /r             [386,UNDOC]
8481 \c UMOV r/m16,reg16              ; o16 0F 11 /r         [386,UNDOC]
8482 \c UMOV r/m32,reg32              ; o32 0F 11 /r         [386,UNDOC]
8483
8484 \c UMOV reg8,r/m8                ; 0F 12 /r             [386,UNDOC]
8485 \c UMOV reg16,r/m16              ; o16 0F 13 /r         [386,UNDOC]
8486 \c UMOV reg32,r/m32              ; o32 0F 13 /r         [386,UNDOC]
8487
8488 This undocumented instruction is used by in-circuit emulators to
8489 access user memory (as opposed to host memory). It is used just like
8490 an ordinary memory/register or register/register \c{MOV}
8491 instruction, but accesses user space.
8492
8493 \H{insVERR} \i\c{VERR}, \i\c{VERW}: Verify Segment Readability/Writability
8494
8495 \c VERR r/m16                    ; 0F 00 /4             [286,PRIV]
8496
8497 \c VERW r/m16                    ; 0F 00 /5             [286,PRIV]
8498
8499 \c{VERR} sets the zero flag if the segment specified by the selector
8500 in its operand can be read from at the current privilege level.
8501 \c{VERW} sets the zero flag if the segment can be written.
8502
8503 \H{insWAIT} \i\c{WAIT}: Wait for Floating-Point Processor
8504
8505 \c WAIT                          ; 9B                   [8086]
8506
8507 \c{WAIT}, on 8086 systems with a separate 8087 FPU, waits for the
8508 FPU to have finished any operation it is engaged in before
8509 continuing main processor operations, so that (for example) an FPU
8510 store to main memory can be guaranteed to have completed before the
8511 CPU tries to read the result back out.
8512
8513 On higher processors, \c{WAIT} is unnecessary for this purpose, and
8514 it has the alternative purpose of ensuring that any pending unmasked
8515 FPU exceptions have happened before execution continues.
8516
8517 \H{insWBINVD} \i\c{WBINVD}: Write Back and Invalidate Cache
8518
8519 \c WBINVD                        ; 0F 09                [486]
8520
8521 \c{WBINVD} invalidates and empties the processor's internal caches,
8522 and causes the processor to instruct external caches to do the same.
8523 It writes the contents of the caches back to memory first, so no
8524 data is lost. To flush the caches quickly without bothering to write
8525 the data back first, use \c{INVD} (\k{insINVD}).
8526
8527 \H{insWRMSR} \i\c{WRMSR}: Write Model-Specific Registers
8528
8529 \c WRMSR                         ; 0F 30                [PENT]
8530
8531 \c{WRMSR} writes the value in \c{EDX:EAX} to the processor
8532 Model-Specific Register (MSR) whose index is stored in \c{ECX}. See
8533 also \c{RDMSR} (\k{insRDMSR}).
8534
8535 \H{insXADD} \i\c{XADD}: Exchange and Add
8536
8537 \c XADD r/m8,reg8                ; 0F C0 /r             [486]
8538 \c XADD r/m16,reg16              ; o16 0F C1 /r         [486]
8539 \c XADD r/m32,reg32              ; o32 0F C1 /r         [486]
8540
8541 \c{XADD} exchanges the values in its two operands, and then adds
8542 them together and writes the result into the destination (first)
8543 operand. This instruction can be used with a \c{LOCK} prefix for
8544 multi-processor synchronisation purposes.
8545
8546 \H{insXBTS} \i\c{XBTS}: Extract Bit String
8547
8548 \c XBTS reg16,r/m16              ; o16 0F A6 /r         [386,UNDOC]
8549 \c XBTS reg32,r/m32              ; o32 0F A6 /r         [386,UNDOC]
8550
8551 No clear documentation seems to be available for this instruction:
8552 the best I've been able to find reads `Takes a string of bits from
8553 the first operand and puts them in the second operand'. It is
8554 present only in early 386 processors, and conflicts with the opcodes
8555 for \c{CMPXCHG486}. NASM supports it only for completeness. Its
8556 counterpart is \c{IBTS} (see \k{insIBTS}).
8557
8558 \H{insXCHG} \i\c{XCHG}: Exchange
8559
8560 \c XCHG reg8,r/m8                ; 86 /r                [8086]
8561 \c XCHG reg16,r/m8               ; o16 87 /r            [8086]
8562 \c XCHG reg32,r/m32              ; o32 87 /r            [386]
8563
8564 \c XCHG r/m8,reg8                ; 86 /r                [8086]
8565 \c XCHG r/m16,reg16              ; o16 87 /r            [8086]
8566 \c XCHG r/m32,reg32              ; o32 87 /r            [386]
8567
8568 \c XCHG AX,reg16                 ; o16 90+r             [8086]
8569 \c XCHG EAX,reg32                ; o32 90+r             [386]
8570 \c XCHG reg16,AX                 ; o16 90+r             [8086]
8571 \c XCHG reg32,EAX                ; o32 90+r             [386]
8572
8573 \c{XCHG} exchanges the values in its two operands. It can be used
8574 with a \c{LOCK} prefix for purposes of multi-processor
8575 synchronisation.
8576
8577 \c{XCHG AX,AX} or \c{XCHG EAX,EAX} (depending on the \c{BITS}
8578 setting) generates the opcode \c{90h}, and so is a synonym for
8579 \c{NOP} (\k{insNOP}).
8580
8581 \H{insXLATB} \i\c{XLATB}: Translate Byte in Lookup Table
8582
8583 \c XLATB                         ; D7                   [8086]
8584
8585 \c{XLATB} adds the value in \c{AL}, treated as an unsigned byte, to
8586 \c{BX} or \c{EBX}, and loads the byte from the resulting address (in
8587 the segment specified by \c{DS}) back into \c{AL}.
8588
8589 The base register used is \c{BX} if the address size is 16 bits, and
8590 \c{EBX} if it is 32 bits. If you need to use an address size not
8591 equal to the current \c{BITS} setting, you can use an explicit
8592 \i\c{a16} or \i\c{a32} prefix.
8593
8594 The segment register used to load from \c{[BX+AL]} or \c{[EBX+AL]}
8595 can be overridden by using a segment register name as a prefix (for
8596 example, \c{es xlatb}).
8597
8598 \H{insXOR} \i\c{XOR}: Bitwise Exclusive OR
8599
8600 \c XOR r/m8,reg8                 ; 30 /r                [8086]
8601 \c XOR r/m16,reg16               ; o16 31 /r            [8086]
8602 \c XOR r/m32,reg32               ; o32 31 /r            [386]
8603
8604 \c XOR reg8,r/m8                 ; 32 /r                [8086]
8605 \c XOR reg16,r/m16               ; o16 33 /r            [8086]
8606 \c XOR reg32,r/m32               ; o32 33 /r            [386]
8607
8608 \c XOR r/m8,imm8                 ; 80 /6 ib             [8086]
8609 \c XOR r/m16,imm16               ; o16 81 /6 iw         [8086]
8610 \c XOR r/m32,imm32               ; o32 81 /6 id         [386]
8611
8612 \c XOR r/m16,imm8                ; o16 83 /6 ib         [8086]
8613 \c XOR r/m32,imm8                ; o32 83 /6 ib         [386]
8614
8615 \c XOR AL,imm8                   ; 34 ib                [8086]
8616 \c XOR AX,imm16                  ; o16 35 iw            [8086]
8617 \c XOR EAX,imm32                 ; o32 35 id            [386]
8618
8619 \c{XOR} performs a bitwise XOR operation between its two operands
8620 (i.e. each bit of the result is 1 if and only if exactly one of the
8621 corresponding bits of the two inputs was 1), and stores the result
8622 in the destination (first) operand.
8623
8624 In the forms with an 8-bit immediate second operand and a longer
8625 first operand, the second operand is considered to be signed, and is
8626 sign-extended to the length of the first operand. In these cases,
8627 the \c{BYTE} qualifier is necessary to force NASM to generate this
8628 form of the instruction.
8629
8630 The MMX instruction \c{PXOR} (see \k{insPXOR}) performs the same
8631 operation on the 64-bit MMX registers.