nasmdoc: Document macro parameters range
[platform/upstream/nasm.git] / doc / nasmdoc.src
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2010 The NASM Authors - All Rights Reserved
4 \#   See the file AUTHORS included with the NASM distribution for
5 \#   the specific copyright holders.
6 \#
7 \#   Redistribution and use in source and binary forms, with or without
8 \#   modification, are permitted provided that the following
9 \#   conditions are met:
10 \#
11 \#   * Redistributions of source code must retain the above copyright
12 \#     notice, this list of conditions and the following disclaimer.
13 \#   * Redistributions in binary form must reproduce the above
14 \#     copyright notice, this list of conditions and the following
15 \#     disclaimer in the documentation and/or other materials provided
16 \#     with the distribution.
17 \#
18 \#     THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
19 \#     CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
20 \#     INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
21 \#     MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
22 \#     DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
23 \#     CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
24 \#     SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
25 \#     NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
26 \#     LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
27 \#     HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
28 \#     CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
29 \#     OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
30 \#     EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
31 \#
32 \# --------------------------------------------------------------------------
33 \#
34 \# Source code to NASM documentation
35 \#
36 \M{category}{Programming}
37 \M{title}{NASM - The Netwide Assembler}
38 \M{year}{1996-2010}
39 \M{author}{The NASM Development Team}
40 \M{copyright_tail}{-- All Rights Reserved}
41 \M{license}{This document is redistributable under the license given in the file "LICENSE" distributed in the NASM archive.}
42 \M{auxinfo}{This release is dedicated to the memory of Charles A. Crayne.  We miss you, Chuck.}
43 \M{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
44 \M{infoname}{NASM}
45 \M{infofile}{nasm}
46 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
47 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
48 \IR{-D} \c{-D} option
49 \IR{-E} \c{-E} option
50 \IR{-F} \c{-F} option
51 \IR{-I} \c{-I} option
52 \IR{-M} \c{-M} option
53 \IR{-MD} \c{-MD} option
54 \IR{-MF} \c{-MF} option
55 \IR{-MG} \c{-MG} option
56 \IR{-MP} \c{-MP} option
57 \IR{-MQ} \c{-MQ} option
58 \IR{-MT} \c{-MT} option
59 \IR{-O} \c{-O} option
60 \IR{-P} \c{-P} option
61 \IR{-U} \c{-U} option
62 \IR{-X} \c{-X} option
63 \IR{-a} \c{-a} option
64 \IR{-d} \c{-d} option
65 \IR{-e} \c{-e} option
66 \IR{-f} \c{-f} option
67 \IR{-g} \c{-g} option
68 \IR{-i} \c{-i} option
69 \IR{-l} \c{-l} option
70 \IR{-o} \c{-o} option
71 \IR{-p} \c{-p} option
72 \IR{-s} \c{-s} option
73 \IR{-u} \c{-u} option
74 \IR{-v} \c{-v} option
75 \IR{-W} \c{-W} option
76 \IR{-w} \c{-w} option
77 \IR{-y} \c{-y} option
78 \IR{-Z} \c{-Z} option
79 \IR{!=} \c{!=} operator
80 \IR{$, here} \c{$}, Here token
81 \IR{$, prefix} \c{$}, prefix
82 \IR{$$} \c{$$} token
83 \IR{%} \c{%} operator
84 \IR{%%} \c{%%} operator
85 \IR{%+1} \c{%+1} and \c{%-1} syntax
86 \IA{%-1}{%+1}
87 \IR{%0} \c{%0} parameter count
88 \IR{&} \c{&} operator
89 \IR{&&} \c{&&} operator
90 \IR{*} \c{*} operator
91 \IR{..@} \c{..@} symbol prefix
92 \IR{/} \c{/} operator
93 \IR{//} \c{//} operator
94 \IR{<} \c{<} operator
95 \IR{<<} \c{<<} operator
96 \IR{<=} \c{<=} operator
97 \IR{<>} \c{<>} operator
98 \IR{=} \c{=} operator
99 \IR{==} \c{==} operator
100 \IR{>} \c{>} operator
101 \IR{>=} \c{>=} operator
102 \IR{>>} \c{>>} operator
103 \IR{?} \c{?} MASM syntax
104 \IR{^} \c{^} operator
105 \IR{^^} \c{^^} operator
106 \IR{|} \c{|} operator
107 \IR{||} \c{||} operator
108 \IR{~} \c{~} operator
109 \IR{%$} \c{%$} and \c{%$$} prefixes
110 \IA{%$$}{%$}
111 \IR{+ opaddition} \c{+} operator, binary
112 \IR{+ opunary} \c{+} operator, unary
113 \IR{+ modifier} \c{+} modifier
114 \IR{- opsubtraction} \c{-} operator, binary
115 \IR{- opunary} \c{-} operator, unary
116 \IR{! opunary} \c{!} operator, unary
117 \IR{alignment, in bin sections} alignment, in \c{bin} sections
118 \IR{alignment, in elf sections} alignment, in \c{elf} sections
119 \IR{alignment, in win32 sections} alignment, in \c{win32} sections
120 \IR{alignment, of elf common variables} alignment, of \c{elf} common
121 variables
122 \IR{alignment, in obj sections} alignment, in \c{obj} sections
123 \IR{a.out, bsd version} \c{a.out}, BSD version
124 \IR{a.out, linux version} \c{a.out}, Linux version
125 \IR{autoconf} Autoconf
126 \IR{bin} bin
127 \IR{bitwise and} bitwise AND
128 \IR{bitwise or} bitwise OR
129 \IR{bitwise xor} bitwise XOR
130 \IR{block ifs} block IFs
131 \IR{borland pascal} Borland, Pascal
132 \IR{borland's win32 compilers} Borland, Win32 compilers
133 \IR{braces, after % sign} braces, after \c{%} sign
134 \IR{bsd} BSD
135 \IR{c calling convention} C calling convention
136 \IR{c symbol names} C symbol names
137 \IA{critical expressions}{critical expression}
138 \IA{command line}{command-line}
139 \IA{case sensitivity}{case sensitive}
140 \IA{case-sensitive}{case sensitive}
141 \IA{case-insensitive}{case sensitive}
142 \IA{character constants}{character constant}
143 \IR{common object file format} Common Object File Format
144 \IR{common variables, alignment in elf} common variables, alignment
145 in \c{elf}
146 \IR{common, elf extensions to} \c{COMMON}, \c{elf} extensions to
147 \IR{common, obj extensions to} \c{COMMON}, \c{obj} extensions to
148 \IR{declaring structure} declaring structures
149 \IR{default-wrt mechanism} default-\c{WRT} mechanism
150 \IR{devpac} DevPac
151 \IR{djgpp} DJGPP
152 \IR{dll symbols, exporting} DLL symbols, exporting
153 \IR{dll symbols, importing} DLL symbols, importing
154 \IR{dos} DOS
155 \IR{dos archive} DOS archive
156 \IR{dos source archive} DOS source archive
157 \IA{effective address}{effective addresses}
158 \IA{effective-address}{effective addresses}
159 \IR{elf} ELF
160 \IR{elf, 16-bit code and} ELF, 16-bit code and
161 \IR{elf shared libraries} ELF, shared libraries
162 \IR{elf32} \c{elf32}
163 \IR{elf64} \c{elf64}
164 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
165 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
166 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
167 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
168 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
169 \IR{freebsd} FreeBSD
170 \IR{freelink} FreeLink
171 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
172 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
173 convention
174 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
175 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
176 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
177 \IR{got} GOT
178 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
179 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
180 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
181 \IR{intel number formats} Intel number formats
182 \IR{linux, elf} Linux, ELF
183 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
184 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
185 \IR{logical and} logical AND
186 \IR{logical or} logical OR
187 \IR{logical xor} logical XOR
188 \IR{mach object file format} Mach, object file format
189 \IR{mach-o} Mach-O
190 \IR{macho32} \c{macho32}
191 \IR{macho64} \c{macho64}
192 \IR{macos x} MacOS X
193 \IR{masm} MASM
194 \IA{memory reference}{memory references}
195 \IR{minix} Minix
196 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
197 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
198 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
199 \IR{mmx registers} MMX registers
200 \IA{modr/m}{modr/m byte}
201 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
202 \IR{ms-dos} MS-DOS
203 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
204 \IR{multipush} \c{multipush} macro
205 \IR{nan} NaN
206 \IR{nasm version} NASM version
207 \IR{netbsd} NetBSD
208 \IR{omf} OMF
209 \IR{openbsd} OpenBSD
210 \IR{operating system} operating system
211 \IR{os/2} OS/2
212 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
213 \IR{passes} passes, assembly
214 \IR{perl} Perl
215 \IR{pic} PIC
216 \IR{pharlap} PharLap
217 \IR{plt} PLT
218 \IR{plt} \c{PLT} relocations
219 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
220 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
221 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
222 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
223 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
224 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
225 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
226 Object File Format
227 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
228 \IA{repeating}{repeating code}
229 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
230 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
231 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
232 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
233 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
234 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
235 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
236 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
237 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
238 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
239 \IR{shift command} \c{shift} command
240 \IA{sib}{sib byte}
241 \IR{sib byte} SIB byte
242 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
243 \IR{solaris x86} Solaris x86
244 \IA{standard section names}{standardized section names}
245 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
246 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
247 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
248 \IR{tlink} \c{TLINK}
249 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
250 \IR{unicode} Unicode
251 \IR{unix} Unix
252 \IR{utf-8} UTF-8
253 \IR{utf-16} UTF-16
254 \IR{utf-32} UTF-32
255 \IA{sco unix}{unix, sco}
256 \IR{unix, sco} Unix, SCO
257 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
258 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
259 \IA{unix system v}{unix, system v}
260 \IR{unix, system v} Unix, System V
261 \IR{unixware} UnixWare
262 \IR{val} VAL
263 \IR{version number of nasm} version number of NASM
264 \IR{visual c++} Visual C++
265 \IR{www page} WWW page
266 \IR{win32} Win32
267 \IR{win32} Win64
268 \IR{windows} Windows
269 \IR{windows 95} Windows 95
270 \IR{windows nt} Windows NT
271 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
272 \# \IC{program entry point}{start point, program}
273 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
274 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
275 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
276
277
278 \C{intro} Introduction
279
280 \H{whatsnasm} What Is NASM?
281
282 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
283 for portability and modularity. It supports a range of object file
284 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
285 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
286 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
287 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
288 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
289 strong support for macros.
290
291
292 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
293
294 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
295 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
296 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
297 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
298
299 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
300 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
301
302 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
303 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
304 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
305 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
306 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
307 it (properly.)
308
309 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
310 doesn't seem to have much (or any) documentation.
311
312 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
313 DOS.
314
315 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
316 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
317 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
318 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
319 It's expensive too. And it's DOS-only.
320
321 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
322 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
323 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
324 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
325 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
326 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
327 Again.
328
329
330 \S{legal} \i{License} Conditions
331
332 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
333 distribution archive, for the license conditions under which you may
334 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
335 known as the simplified BSD license.
336
337 Copyright 1996-2010 the NASM Authors - All rights reserved.
338
339 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
340 modification, are permitted provided that the following conditions are
341 met:
342
343 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
344 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
345
346 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
347 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
348 documentation and/or other materials provided with the distribution.
349       
350 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
351 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
352 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
353 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
354 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
355 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
356 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
357 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
358 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
359 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
360 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
361 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
362 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
363
364
365 \H{contact} Contact Information
366
367 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
368 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
369 (see below for the link).
370 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
371
372 NASM has a \i{website} at
373 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}. If it's not there,
374 google for us!
375
376 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
377 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
378 the official web site.
379
380 Announcements are posted to
381 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
382 and to the web site
383 \W{http://www.freshmeat.net/}\c{http://www.freshmeat.net/}.
384
385 If you want information about the current development status, please
386 subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list; see link from the
387 website.
388
389
390 \H{install} Installation
391
392 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
393
394 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
395 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
396 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
397 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
398
399 The archive will contain a set of executable files: the NASM
400 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
401 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
402 RDOFF file format.
403
404 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
405 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
406 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
407 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
408 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
409 under other versions of Windows as well.)
410
411 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
412 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
413 so you can delete it if you need to save space; however, you may
414 want to keep the documentation or test programs.
415
416 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
417 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
418 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
419 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
420 the source archive.
421
422 Note that a number of files are generated from other files by Perl
423 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
424 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
425 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
426 documentation. It is possible future source distributions may not
427 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
428 platforms, including DOS and Windows, are available from
429 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
430
431
432 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
433
434 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
435 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
436 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
437 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
438 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
439
440 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
441 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
442 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
443 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
444 accordingly.
445
446 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
447 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
448 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
449 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
450 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
451 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
452 install the programs yourself.
453
454 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
455 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
456 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
457 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
458
459
460 \C{running} Running NASM
461
462 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
463
464 To assemble a file, you issue a command of the form
465
466 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
467
468 For example,
469
470 \c nasm -f elf myfile.asm
471
472 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
473
474 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
475
476 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
477
478 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
479 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
480 to give a listing file name, for example:
481
482 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
483
484 To get further usage instructions from NASM, try typing
485
486 \c nasm -h
487
488 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
489 are.
490
491 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
492 or \c{ELF}, type
493
494 \c file nasm
495
496 (in the directory in which you put the NASM binary when you
497 installed it). If it says something like
498
499 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
500
501 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
502 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
503
504 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
505
506 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
507 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
508 and are rare these days.)
509
510 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
511 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
512 messages.
513
514
515 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
516
517 NASM will normally choose the name of your output file for you;
518 precisely how it does this is dependent on the object file format.
519 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
520 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
521 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
522 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
523 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{ieee}, \c{macho32} and \c{macho64})
524 it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith} and \c{srec},
525 it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec}, respectively,
526 and for the \c{bin} format it will simply remove the extension, so
527 that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
528
529 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
530 has the same name as the input file, in which case it will give a
531 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
532
533 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
534 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
535 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
536 with the name you wish for the output file, either with or without
537 an intervening space. For example:
538
539 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
540 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
541
542 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
543 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
544
545
546 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
547
548 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
549 output file format for you itself. In the distribution versions of
550 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
551 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
552 choose what you want the default to be.
553
554 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
555 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
556
557 A complete list of the available output file formats can be given by
558 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
559
560
561 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
562
563 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
564 optional space) by a file name, NASM will generate a
565 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
566 code are listed on the left, and the actual source code, with
567 expansions of multi-line macros (except those which specifically
568 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
569 right. For example:
570
571 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
572
573 If a list file is selected, you may turn off listing for a
574 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
575 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
576 form" (without the brackets). This can be used to list only
577 sections of interest, avoiding excessively long listings.
578
579
580 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
581
582 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
583 This can be redirected to a file for further processing. For example:
584
585 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
586
587
588 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
589
590 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
591 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
592 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
593 dependency list without a prefix.
594
595
596 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
597
598 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
599 output to a file, rather than to stdout.  For example:
600
601 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
602
603
604 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
605
606 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
607 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
608 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
609 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
610 updated dependencies with every assembly session.  For example:
611
612 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
613
614
615 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
616
617 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
618 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
619 specified by the \c{-o} option.
620
621
622 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
623
624 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
625 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
626 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
627 quotable in Make.
628
629
630 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
631
632 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
633 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
634 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
635 file has been removed.
636
637
638 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
639
640 This option is used to select the format of the debug information
641 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
642 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
643 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
644 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
645 if \c{-F} is specified.
646
647 A complete list of the available debug file formats for an output
648 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
649 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
650
651 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which
652 is not built into NASM by default. For information on how
653 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
654
655
656 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
657
658 This option can be used to generate debugging information in the specified
659 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
660 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
661 If no debug information is currently implemented in the selected output
662 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
663
664
665 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
666
667 This option can be used to select an error reporting format for any
668 error messages that might be produced by NASM.
669
670 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
671 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
672 the default and looks like this:
673
674 \c filename.asm:65: error: specific error message
675
676 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
677 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
678 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
679 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
680 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
681
682 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
683 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
684
685 \c filename.asm(65) : error: specific error message
686
687 where the only difference is that the line number is in parentheses
688 instead of being delimited by colons.
689
690 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
691
692 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
693
694 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
695 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
696 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
697 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
698 example) you want to load them into an editor.
699
700 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
701 which causes errors to be sent to the specified files rather than
702 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
703 the errors into a file by typing
704
705 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
706
707 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
708 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
709 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
710
711 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
712
713 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
714 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
715 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
716 program, you can type:
717
718 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
719
720 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
721
722
723 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
724
725 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
726 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
727 search for the given file not only in the current directory, but also
728 in any directories specified on the command line by the use of the
729 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
730 library}, for example, by typing
731
732 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
733
734 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
735 optional).
736
737 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
738 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
739 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
740 prepended exactly as written to the name of the include file.
741 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
742 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
743
744 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
745 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
746 to search for the file \c{foobar.i}...)
747
748 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
749 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
750 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
751 \k{nasmenv}).
752
753 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
754 be specified as \c{-I}.
755
756
757 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
758
759 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
760 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
761 option. So running
762
763 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
764
765 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
766 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
767
768 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
769 option can also be specified as \c{-P}.
770
771
772 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
773
774 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
775 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
776 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
777 could code
778
779 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
780
781 as an alternative to placing the directive
782
783 \c %define FOO 100
784
785 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
786 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
787 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
788 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
789 \c{-dDEBUG}.
790
791 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
792 be specified as \c{-D}.
793
794
795 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
796
797 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
798 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
799 option specified earlier on the command lines.
800
801 For example, the following command line:
802
803 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
804
805 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
806 program. This is useful to override options specified at a different
807 point in a Makefile.
808
809 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
810 be specified as \c{-U}.
811
812
813 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
814
815 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
816 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
817 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
818 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
819 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
820 if the \c{-o} option is also used).
821
822 This option cannot be applied to programs which require the
823 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
824 which depend on the values of symbols: so code such as
825
826 \c %assign tablesize ($-tablestart)
827
828 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
829
830 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
831 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
832 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
833
834 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
835
836 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
837 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
838 completely and assume the compiler has already done it, to save time
839 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
840 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
841 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
842
843
844 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
845
846 NASM defaults to not optimizing operands which can fit into a signed byte.
847 This means that if you want the shortest possible object code,
848 you have to enable optimization.
849
850 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
851 levels of optimization.  The syntax is:
852
853 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
854         if a short form is not specified, except conditional jumps.
855         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
856
857 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
858         which will fit in a signed byte are optimized,
859         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
860         to the long form unless otherwise specified.
861
862 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
863         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
864         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
865         has been used (see \k{strict}).  For compatability with earlier
866         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
867         one. This number has no effect on the actual number of passes.
868
869 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses.
870
871 Note that this is a capital \c{O}, and is different from a small \c{o}, which
872 is used to specify the output file name. See \k{opt-o}.
873
874
875 \S{opt-t} The \i\c{-t} Option: Enable TASM Compatibility Mode
876
877 NASM includes a limited form of compatibility with Borland's \i\c{TASM}.
878 When NASM's \c{-t} option is used, the following changes are made:
879
880 \b local labels may be prefixed with \c{@@} instead of \c{.}
881
882 \b size override is supported within brackets. In TASM compatible mode,
883 a size override inside square brackets changes the size of the operand,
884 and not the address type of the operand as it does in NASM syntax. E.g.
885 \c{mov eax,[DWORD val]} is valid syntax in TASM compatibility mode.
886 Note that you lose the ability to override the default address type for
887 the instruction.
888
889 \b unprefixed forms of some directives supported (\c{arg}, \c{elif},
890 \c{else}, \c{endif}, \c{if}, \c{ifdef}, \c{ifdifi}, \c{ifndef},
891 \c{include}, \c{local})
892
893 \S{opt-w} The \i\c{-w} and \i\c{-W} Options: Enable or Disable Assembly \i{Warnings}
894
895 NASM can observe many conditions during the course of assembly which
896 are worth mentioning to the user, but not a sufficiently severe
897 error to justify NASM refusing to generate an output file. These
898 conditions are reported like errors, but come up with the word
899 `warning' before the message. Warnings do not prevent NASM from
900 generating an output file and returning a success status to the
901 operating system.
902
903 Some conditions are even less severe than that: they are only
904 sometimes worth mentioning to the user. Therefore NASM supports the
905 \c{-w} command-line option, which enables or disables certain
906 classes of assembly warning. Such warning classes are described by a
907 name, for example \c{orphan-labels}; you can enable warnings of
908 this class by the command-line option \c{-w+orphan-labels} and
909 disable it by \c{-w-orphan-labels}.
910
911 The \i{suppressible warning} classes are:
912
913 \b \i\c{macro-params} covers warnings about \i{multi-line macros}
914 being invoked with the wrong number of parameters. This warning
915 class is enabled by default; see \k{mlmacover} for an example of why
916 you might want to disable it.
917
918 \b \i\c{macro-selfref} warns if a macro references itself. This
919 warning class is disabled by default.
920
921 \b\i\c{macro-defaults} warns when a macro has more default
922 parameters than optional parameters. This warning class
923 is enabled by default; see \k{mlmacdef} for why you might want to disable it.
924
925 \b \i\c{orphan-labels} covers warnings about source lines which
926 contain no instruction but define a label without a trailing colon.
927 NASM warns about this somewhat obscure condition by default;
928 see \k{syntax} for more information.
929
930 \b \i\c{number-overflow} covers warnings about numeric constants which
931 don't fit in 64 bits. This warning class is enabled by default.
932
933 \b \i\c{gnu-elf-extensions} warns if 8-bit or 16-bit relocations
934 are used in \c{-f elf} format. The GNU extensions allow this.
935 This warning class is disabled by default.
936
937 \b \i\c{float-overflow} warns about floating point overflow.
938 Enabled by default.
939
940 \b \i\c{float-denorm} warns about floating point denormals.
941 Disabled by default.
942
943 \b \i\c{float-underflow} warns about floating point underflow.
944 Disabled by default.
945
946 \b \i\c{float-toolong} warns about too many digits in floating-point numbers.
947 Enabled by default.
948
949 \b \i\c{user} controls \c{%warning} directives (see \k{pperror}).
950 Enabled by default.
951
952 \b \i\c{error} causes warnings to be treated as errors.  Disabled by
953 default.
954
955 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes (not
956 including \c{error}).  Thus, \c{-w+all} enables all available warnings.
957
958 In addition, you can set warning classes across sections.
959 Warning classes may be enabled with \i\c{[warning +warning-name]},
960 disabled with \i\c{[warning -warning-name]} or reset to their
961 original value with \i\c{[warning *warning-name]}. No "user form"
962 (without the brackets) exists.
963
964 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
965 \c{-Wwarning} and \c{-Wno-warning} instead of \c{-w+warning} and
966 \c{-w-warning}, respectively.
967
968
969 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
970
971 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
972 and the date on which it was compiled.
973
974 You will need the version number if you report a bug.
975
976 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
977
978 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
979 debug info formats for the given output format. The default format
980 is indicated by an asterisk. For example:
981
982 \c nasm -f elf -y
983
984 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
985 \c   ('*' denotes default):
986 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
987 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
988
989
990 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
991
992 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append
993 (respectively) the given argument to all \c{global} or
994 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the
995 underscore to all global and external variables, as C sometimes
996 (but not always) likes it.
997
998
999 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
1000
1001 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
1002 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
1003 processed before the real command line. You can use this to define
1004 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
1005 options in the \c{NASMENV} variable.
1006
1007 The value of the variable is split up at white space, so that the
1008 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
1009 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
1010 what you might want, because it will be split at the space and the
1011 NASM command-line processing will get confused by the two
1012 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
1013
1014 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
1015 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
1016 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
1017 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
1018 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
1019 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
1020
1021 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
1022 changed with version 0.98.31.
1023
1024
1025 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
1026
1027 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
1028 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
1029 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1030 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1031 skipping this section.
1032
1033
1034 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1035
1036 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1037 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1038 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1039 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1040 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1041 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1042 will distinguish between labels differing only in case.
1043
1044
1045 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1046
1047 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1048 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1049 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1050 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1051 if you declare, for example,
1052
1053 \c foo     equ     1
1054 \c bar     dw      2
1055
1056 then the two lines of code
1057
1058 \c         mov     ax,foo
1059 \c         mov     ax,bar
1060
1061 generate completely different opcodes, despite having
1062 identical-looking syntaxes.
1063
1064 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1065 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1066 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1067 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1068 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1069 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1070 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1071 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1072
1073 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1074 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1075 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1076 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1077 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1078 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1079
1080 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1081 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1082 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1083 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1084 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1085 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1086 \e{everything} is a label.
1087
1088 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1089 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1090 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1091 portion outside square brackets and another portion inside. The
1092 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1093 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1094
1095
1096 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1097
1098 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1099 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1100 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1101 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1102 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1103 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1104 \c{mov word [var],2}.
1105
1106 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1107 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1108 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1109 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1110 the strings being manipulated.
1111
1112
1113 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1114
1115 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1116 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1117 choose to put in your segment registers, and will never
1118 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1119
1120
1121 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1122
1123 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1124 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1125 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1126 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1127 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1128 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1129 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1130 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1131 track of which external variable definitions are far and which are
1132 near.
1133
1134
1135 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1136
1137 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1138 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1139 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1140 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1141
1142 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1143 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1144 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1145 on a misunderstanding by the authors.
1146
1147
1148 \S{qsother} Other Differences
1149
1150 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1151 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1152
1153 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1154 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1155 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1156 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1157 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1158 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1159 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1160
1161 In addition to all of this, macros and directives work completely
1162 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1163 details.
1164
1165
1166 \C{lang} The NASM Language
1167
1168 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1169
1170 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1171 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1172 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1173
1174 \c label:    instruction operands        ; comment
1175
1176 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1177 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1178 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1179 presence and nature of the instruction field.
1180
1181 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1182 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1183 backslash-ended line.
1184
1185 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1186 have white space before them, or instructions may have no space
1187 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1188 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1189 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1190 valid source line which does nothing but define a label. Running
1191 NASM with the command-line option
1192 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1193 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1194
1195 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1196 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1197 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1198 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1199 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1200 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1201 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1202 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1203 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1204 an identifier is 4095 characters.
1205
1206 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1207 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1208 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1209 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ} or
1210 \c{REPNE}/\c{REPNZ}, in the usual way. Explicit \I{address-size
1211 prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1212 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1213 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1214 override}segment register as an instruction prefix: coding
1215 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1216 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1217 syntactic features of the language, but for instructions such as
1218 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1219 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1220 \c{es lodsb}.
1221
1222 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1223 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1224 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1225
1226 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1227 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1228
1229 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1230 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1231 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1232 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1233 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1234 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1235
1236 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1237 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1238 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1239 \# Details of
1240 \# all forms of each supported instruction are given in
1241 \# \k{iref}.
1242 For example, you can code:
1243
1244 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1245 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1246 \c
1247 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1248 \c         fadd    to st1          ; so does this
1249
1250 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1251 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1252 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1253
1254
1255 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1256
1257 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1258 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1259 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1260 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1261 \i\c{DY}; their \i{uninitialized} counterparts \i\c{RESB}, \i\c{RESW},
1262 \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO} and \i\c{RESY}; the
1263 \i\c{INCBIN} command, the \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES}
1264 prefix.
1265
1266
1267 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1268
1269 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO} and
1270 \i\c{DY} are used, much as in MASM, to declare initialized data in the
1271 output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1272 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1273
1274 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1275 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1276 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1277 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1278 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1279 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1280 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1281 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1282 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1283 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1284 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1285 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1286 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1287
1288 \c{DT}, \c{DO} and \c{DY} do not accept \i{numeric constants} as operands.
1289
1290
1291 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1292
1293 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST}, \i\c{RESO}
1294 and \i\c{RESY} are designed to be used in the BSS section of a module:
1295 they declare \e{uninitialized} storage space. Each takes a single
1296 operand, which is the number of bytes, words, doublewords or whatever
1297 to reserve.  As stated in \k{qsother}, NASM does not support the
1298 MASM/TASM syntax of reserving uninitialized space by writing
1299 \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it does instead. The
1300 operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a \i\e{critical
1301 expression}: see \k{crit}.
1302
1303 For example:
1304
1305 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1306 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1307 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1308 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1309
1310 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1311
1312 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1313 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1314 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1315 directly into a game executable file. It can be called in one of
1316 these three ways:
1317
1318 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1319 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1320 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1321 \c                                    ; actually include at most 512
1322
1323 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1324 macro version searches for the file in the include file search path
1325 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1326 overridden if desired.
1327
1328
1329 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1330
1331 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1332 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1333 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1334 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1335 example,
1336
1337 \c message         db      'hello, world'
1338 \c msglen          equ     $-message
1339
1340 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1341 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1342 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1343 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1344 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1345 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1346
1347
1348 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1349
1350 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1351 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1352 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1353 code
1354
1355 \c zerobuf:        times 64 db 0
1356
1357 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1358 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1359 \e{expression}, so you can do things like
1360
1361 \c buffer: db      'hello, world'
1362 \c         times 64-$+buffer db ' '
1363
1364 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1365 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1366 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1367
1368 \c         times 100 movsb
1369
1370 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1371 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1372 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1373
1374 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1375
1376 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1377 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1378 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1379 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1380 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1381
1382
1383 \H{effaddr} Effective Addresses
1384
1385 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1386 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1387 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1388 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1389 example:
1390
1391 \c wordvar dw      123
1392 \c         mov     ax,[wordvar]
1393 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1394 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1395
1396 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1397 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1398
1399 More complicated effective addresses, such as those involving more
1400 than one register, work in exactly the same way:
1401
1402 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1403 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1404
1405 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1406 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1407 all right:
1408
1409 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1410 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1411
1412 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1413 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1414 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1415 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1416 generate the latter on the grounds that the former requires four
1417 bytes to store a zero offset.
1418
1419 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1420 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1421 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1422 default segment registers.
1423
1424 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1425 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1426 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1427 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1428 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1429 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1430 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1431 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1432 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1433 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1434 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1435
1436 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1437 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1438 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1439 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1440 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1441 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1442 the offset to be lost.
1443
1444 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1445 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1446 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1447 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1448 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1449 \c{[eax*2+0]} to be generated literally.
1450
1451 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1452 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1453 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1454 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1455
1456
1457 \H{const} \i{Constants}
1458
1459 NASM understands four different types of constant: numeric,
1460 character, string and floating-point.
1461
1462
1463 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1464
1465 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1466 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1467 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1468 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1469 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1470 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1471 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1472 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1473 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1474 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1475 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1476 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1477 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1478 \e{not} imply an octal constant!
1479
1480 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1481 up long strings.
1482
1483 Some examples (all producing exactly the same code):
1484
1485 \c         mov     ax,200          ; decimal
1486 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1487 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1488 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1489 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1490 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1491 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1492 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1493 \c         mov     ax,310q         ; octal
1494 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1495 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1496 \c         mov     ax,0q310        ; hex yet again
1497 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1498 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1499 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1500 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1501 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1502
1503 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1504
1505 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1506 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1507 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1508 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1509 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1510 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1511 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1512
1513
1514 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1515
1516 \c       \'          single quote (')
1517 \c       \"          double quote (")
1518 \c       \`          backquote (`)
1519 \c       \\\          backslash (\)
1520 \c       \?          question mark (?)
1521 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1522 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1523 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1524 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1525 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1526 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1527 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1528 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1529 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1530 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1531 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1532 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1533
1534 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1535 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1536 sequence.
1537
1538 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1539 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1540
1541 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1542 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1543 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1544
1545
1546 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1547
1548 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1549 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1550
1551 A character constant with more than one byte will be arranged
1552 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1553
1554 \c           mov eax,'abcd'
1555
1556 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1557 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1558 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1559 the sense of character constants understood by the Pentium's
1560 \i\c{CPUID} instruction.
1561
1562
1563 \S{strconst} \i{String Constants}
1564
1565 String constants are character strings used in the context of some
1566 pseudo-instructions, namely the
1567 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1568 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1569 certain preprocessor directives.
1570
1571 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1572 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1573 for the conditions. So the following are equivalent:
1574
1575 \c       db    'hello'               ; string constant
1576 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1577
1578 And the following are also equivalent:
1579
1580 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1581 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1582 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1583
1584 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1585 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1586 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1587 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1588 or four-character constants are treated as strings when they are
1589 operands to \c{DW}, and so forth.
1590
1591 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1592
1593 The special operators \i\c{__utf16__} and \i\c{__utf32__} allows
1594 definition of Unicode strings.  They take a string in UTF-8 format and
1595 converts it to (littleendian) UTF-16 or UTF-32, respectively.
1596
1597 For example:
1598
1599 \c %define u(x) __utf16__(x)
1600 \c %define w(x) __utf32__(x)
1601 \c
1602 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1603 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1604
1605 \c{__utf16__} and \c{__utf32__} can be applied either to strings
1606 passed to the \c{DB} family instructions, or to character constants in
1607 an expression context.
1608
1609 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1610
1611 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1612 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1613 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1614 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1615 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1616 \i\c{__float128h__}.
1617
1618 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1619 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1620 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1621 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1622 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1623
1624 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1625 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1626 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1627 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1628 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1629 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1630 prefixes, respectively.
1631
1632 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1633 floating-point constants as well.
1634
1635 Some examples:
1636
1637 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1638 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1639 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1640 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1641 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1642 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1643 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1644 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1645 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1646 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1647 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1648
1649 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1650 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1651 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1652 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1653 called a "\i{minifloat}."
1654
1655 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1656 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1657 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1658 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1659 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1660 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1661 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1662 floating-point number, respectively.
1663
1664 For example:
1665
1666 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1667
1668 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1669 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1670
1671 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1672
1673 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1674 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1675 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1676 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1677 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1678 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1679 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1680 of floating-point routines, which would significantly increase the
1681 size of the assembler for very little benefit.
1682
1683 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1684 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1685 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1686 respectively.  These are normally used as macros:
1687
1688 \c %define Inf __Infinity__
1689 \c %define NaN __QNaN__
1690 \c
1691 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1692
1693 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1694
1695 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1696 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1697 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1698
1699 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1700 digits.
1701
1702 For example:
1703
1704 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1705 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1706 \c       dt +0p33
1707 \c       dt 33p
1708
1709
1710 \H{expr} \i{Expressions}
1711
1712 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1713 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1714 appropriate size.
1715
1716 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1717 calculations to involve the current assembly position: the
1718 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1719 position at the beginning of the line containing the expression; so
1720 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1721 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1722 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1723
1724 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1725 increasing order of \i{precedence}.
1726
1727
1728 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1729
1730 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1731 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1732 arithmetic operator supported by NASM.
1733
1734
1735 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1736
1737 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1738
1739
1740 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1741
1742 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1743
1744
1745 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1746
1747 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1748 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1749 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1750 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1751 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1752
1753
1754 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1755 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1756
1757 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1758 subtraction.
1759
1760
1761 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1762 \i{Multiplication} and \i{Division}
1763
1764 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1765 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1766 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1767 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1768 \i{signed modulo} operators respectively.
1769
1770 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1771 operation of the signed modulo operator.
1772
1773 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1774 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1775 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1776
1777
1778 \S{expmul} \i{Unary Operators}: \I{+ opunary}\c{+}, \I{- opunary}\c{-},
1779 \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!} and \i\c{SEG}
1780
1781 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are
1782 those which only apply to one argument. \c{-} negates its operand,
1783 \c{+} does nothing (it's provided for symmetry with \c{-}), \c{~}
1784 computes the \i{one's complement} of its operand, \c{!} is the
1785 \i{logical negation} operator, and \c{SEG} provides the \i{segment address}
1786 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1787
1788
1789 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1790
1791 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1792 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1793 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1794 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1795
1796 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1797 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1798 the symbol makes sense. So the code
1799
1800 \c         mov     ax,seg symbol
1801 \c         mov     es,ax
1802 \c         mov     bx,symbol
1803
1804 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1805
1806 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1807 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1808 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1809 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1810 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1811
1812 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1813 \c         mov     es,ax
1814 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1815
1816 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1817 pointer to the symbol \c{symbol}.
1818
1819 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1820 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1821 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1822 could code either of
1823
1824 \c         call    (seg procedure):procedure
1825 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1826
1827 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1828 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1829 practice.)
1830
1831 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1832 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1833 to \c{CALL} in these examples.
1834
1835 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1836 must code
1837
1838 \c         dw      symbol, seg symbol
1839
1840 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1841 invent one using the macro processor.
1842
1843
1844 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1845
1846 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1847 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1848 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD} or \c{YWORD}), but will
1849 give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT} can be
1850 used to inhibit optimization and force a particular operand to be
1851 emitted in the specified size. For example, with the optimizer on, and
1852 in \c{BITS 16} mode,
1853
1854 \c         push dword 33
1855
1856 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1857
1858 \c         push strict dword 33
1859
1860 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1861 21 00 00 00}.
1862
1863 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1864 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1865
1866
1867 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1868
1869 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1870 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1871 called \e{Critical Expressions}.
1872
1873 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1874 code and data, so that the second pass, when generating all the
1875 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1876 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1877 symbol declared after the code in question. For example,
1878
1879 \c         times (label-$) db 0
1880 \c label:  db      'Where am I?'
1881
1882 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1883 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1884 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1885 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1886 code
1887
1888 \c         times (label-$+1) db 0
1889 \c label:  db      'NOW where am I?'
1890
1891 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1892 wrong!
1893
1894 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1895 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1896 value is required to be computable in the first pass, and which must
1897 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1898 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1899
1900 \H{locallab} \i{Local Labels}
1901
1902 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1903 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1904 label, which means that it is associated with the previous non-local
1905 label. So, for example:
1906
1907 \c label1  ; some code
1908 \c
1909 \c .loop
1910 \c         ; some more code
1911 \c
1912 \c         jne     .loop
1913 \c         ret
1914 \c
1915 \c label2  ; some code
1916 \c
1917 \c .loop
1918 \c         ; some more code
1919 \c
1920 \c         jne     .loop
1921 \c         ret
1922
1923 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1924 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1925 are kept separate by virtue of each being associated with the
1926 previous non-local label.
1927
1928 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1929 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1930 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1931 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1932 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1933 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1934 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1935 to, you could write
1936
1937 \c label3  ; some more code
1938 \c         ; and some more
1939 \c
1940 \c         jmp label1.loop
1941
1942 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1943 define a label which can be referenced from anywhere but which
1944 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
1945 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
1946 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
1947 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
1948 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
1949 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
1950 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
1951 to the local label mechanism. So you could code
1952
1953 \c label1:                         ; a non-local label
1954 \c .local:                         ; this is really label1.local
1955 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
1956 \c label2:                         ; another non-local label
1957 \c .local:                         ; this is really label2.local
1958 \c
1959 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
1960
1961 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
1962 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
1963 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
1964 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
1965 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
1966 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
1967 special.
1968
1969
1970 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
1971
1972 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
1973 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
1974 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
1975 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
1976 sign.
1977
1978 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
1979 character into a single line.  Thus:
1980
1981 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
1982 \c         THIS_VALUE
1983
1984 will work like a single-line macro without the backslash-newline
1985 sequence.
1986
1987 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
1988
1989 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
1990
1991 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
1992 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
1993 things like
1994
1995 \c %define ctrl    0x1F &
1996 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
1997 \c
1998 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
1999
2000 which will expand to
2001
2002 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
2003
2004 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
2005 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
2006 not at definition time. Thus the code
2007
2008 \c %define a(x)    1+b(x)
2009 \c %define b(x)    2*x
2010 \c
2011 \c         mov     ax,a(8)
2012
2013 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
2014 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
2015
2016 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
2017 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2018 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2019 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2020 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2021 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2022 \c{bar}.
2023
2024 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2025 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2026 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2027 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2028 Hence, if you code
2029
2030 \c %define a(x)    1+a(x)
2031 \c
2032 \c         mov     ax,a(3)
2033
2034 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2035 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2036 for an example of its use.
2037
2038 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2039 macros: if you write
2040
2041 \c %define foo(x)   1+x
2042 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2043
2044 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2045 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2046 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2047 you define
2048
2049 \c %define foo bar
2050
2051 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2052 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2053 \e{with} parameters, and vice versa.
2054
2055 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2056 perfectly well define a macro with
2057
2058 \c %define foo bar
2059
2060 and then re-define it later in the same source file with
2061
2062 \c %define foo baz
2063
2064 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2065 according to the most recent definition. This is particularly useful
2066 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2067
2068 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2069 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2070
2071
2072 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2073
2074 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2075 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2076 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2077 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2078 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2079
2080 Suppose you have the following code:
2081
2082 \c %define  isTrue  1
2083 \c %define  isFalse isTrue
2084 \c %define  isTrue  0
2085 \c
2086 \c val1:    db      isFalse
2087 \c
2088 \c %define  isTrue  1
2089 \c
2090 \c val2:    db      isFalse
2091
2092 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2093 This is because, when a single-line macro is defined using
2094 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2095 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2096 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2097 time it is 1.
2098
2099 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2100 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2101 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2102
2103 \c %xdefine isTrue  1
2104 \c %xdefine isFalse isTrue
2105 \c %xdefine isTrue  0
2106 \c
2107 \c val1:    db      isFalse
2108 \c
2109 \c %xdefine isTrue  1
2110 \c
2111 \c val2:    db      isFalse
2112
2113 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2114 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2115 the time that \c{isFalse} was defined.
2116
2117
2118 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2119
2120 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2121 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2122 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2123 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2124
2125 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2126
2127 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2128 select between them.  Similarly, the two statements:
2129
2130 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2131 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2132
2133 have, in fact, exactly the same effect.
2134
2135 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2136 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2137
2138
2139 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2140
2141 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2142 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2143 several similar macros that perform similar functions.
2144
2145 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2146 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2147
2148 As an example, consider the following:
2149
2150 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2151
2152 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2153 \c         .COM1addr       RESW    1
2154 \c         .COM2addr       RESW    1
2155 \c         ; ..and so on
2156 \c endstruc
2157
2158 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2159 we can end up with:
2160
2161 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2162 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2163
2164 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2165 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2166
2167 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2168
2169 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2170
2171 Now the above code can be written as:
2172
2173 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2174 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2175
2176 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2177 in turn, reduce typing errors).
2178
2179
2180 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2181
2182 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2183 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2184 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2185 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2186 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2187 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2188
2189 For example:
2190
2191 \c %idefine Foo mov %?,%??
2192 \c
2193 \c         foo
2194 \c         FOO
2195
2196 will expand to:
2197
2198 \c         mov foo,Foo
2199 \c         mov FOO,Foo
2200
2201 The sequence:
2202
2203 \c %idefine keyword $%?
2204
2205 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2206 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2207
2208 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2209
2210
2211 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2212
2213 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2214 example, the following sequence:
2215
2216 \c %define foo bar
2217 \c %undef  foo
2218 \c
2219 \c         mov     eax, foo
2220
2221 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2222 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2223
2224 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2225 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2226 \k{opt-u}.
2227
2228
2229 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2230
2231 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2232 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2233 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2234 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2235
2236 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2237 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2238 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2239 \c{%assign} directive is processed.
2240
2241 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2242 later, so you can do things like
2243
2244 \c %assign i i+1
2245
2246 to increment the numeric value of a macro.
2247
2248 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2249 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2250 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2251
2252 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2253 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2254 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2255 involving a register).
2256
2257
2258 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2259
2260 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2261 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2262 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2263 before definition.
2264
2265 For example:
2266
2267 \c %defstr test TEST
2268
2269 is equivalent to
2270
2271 \c %define test 'TEST'
2272
2273 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2274 \k{getenv}):
2275
2276 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2277
2278
2279 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2280
2281 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2282 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2283 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2284
2285 For example:
2286
2287 \c %deftok test 'TEST'
2288
2289 is equivalent to
2290
2291 \c %define test TEST
2292
2293
2294 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2295
2296 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2297 supports a few simple string handling macro operators from which
2298 more complex operations can be constructed.
2299
2300 All the string operators define or redefine a value (either a string
2301 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2302 value, it may change the style of quoting of the input string or
2303 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2304
2305 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2306
2307 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2308 a single-line macro.
2309
2310 For example:
2311
2312 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2313
2314 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2315 Similarly:
2316
2317 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2318
2319 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2320
2321 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2322
2323
2324 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2325
2326 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2327 For example:
2328
2329 \c %strlen charcnt 'my string'
2330
2331 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2332 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2333 was a literal string but it could also have been a single-line
2334 macro that expands to a string, as in the following example:
2335
2336 \c %define sometext 'my string'
2337 \c %strlen charcnt sometext
2338
2339 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2340 assigned the value of 9.
2341
2342
2343 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2344
2345 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2346 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2347 than the description:
2348
2349 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2350 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2351 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2352 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2353 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2354 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2355
2356 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2357 single-line macro to be created and the second is the string. The
2358 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2359 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2360 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2361 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2362 values out of range result in an empty string.  A negative length
2363 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2364 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2365
2366
2367 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2368
2369 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2370 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2371 this.
2372
2373 \c %macro  prologue 1
2374 \c
2375 \c         push    ebp
2376 \c         mov     ebp,esp
2377 \c         sub     esp,%1
2378 \c
2379 \c %endmacro
2380
2381 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2382 invoke the macro with a call such as
2383
2384 \c myfunc:   prologue 12
2385
2386 which would expand to the three lines of code
2387
2388 \c myfunc: push    ebp
2389 \c         mov     ebp,esp
2390 \c         sub     esp,12
2391
2392 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2393 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2394 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2395 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2396 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2397 \c{%3} and so on.
2398
2399 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2400 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2401
2402 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2403 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2404 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2405 things like
2406
2407 \c %macro  silly 2
2408 \c
2409 \c     %2: db      %1
2410 \c
2411 \c %endmacro
2412 \c
2413 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2414 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2415 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2416
2417
2418 \#\S{mlrmacro} \i{Recursive Multi-Line Macros}: \I\c{%irmacro}\i\c{%rmacro}
2419 \#
2420 \#A multi-line macro cannot be referenced within itself, in order to
2421 \#prevent accidental infinite recursion.
2422 \#
2423 \#Recursive multi-line macros allow for self-referencing, with the
2424 \#caveat that the user is aware of the existence, use and purpose of
2425 \#recursive multi-line macros. There is also a generous, but sane, upper
2426 \#limit to the number of recursions, in order to prevent run-away memory
2427 \#consumption in case of accidental infinite recursion.
2428 \#
2429 \#As with non-recursive multi-line macros, recursive multi-line macros are
2430 \#\i{case-sensitive}, unless you define them using the alternative
2431 \#directive \c{%irmacro}.
2432
2433 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2434
2435 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2436 defining the same macro name several times with different numbers of
2437 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2438 parameters at all. So you could define
2439
2440 \c %macro  prologue 0
2441 \c
2442 \c         push    ebp
2443 \c         mov     ebp,esp
2444 \c
2445 \c %endmacro
2446
2447 to define an alternative form of the function prologue which
2448 allocates no local stack space.
2449
2450 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2451 instruction; for example, you might want to define
2452
2453 \c %macro  push 2
2454 \c
2455 \c         push    %1
2456 \c         push    %2
2457 \c
2458 \c %endmacro
2459
2460 so that you could code
2461
2462 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2463 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2464
2465 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2466 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2467 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2468 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2469 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2470 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2471
2472
2473 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2474
2475 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2476 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2477 calling the same macro multiple times will use a different label
2478 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2479 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2480 flag is set by doing this:
2481
2482 \c %macro  retz 0
2483 \c
2484 \c         jnz     %%skip
2485 \c         ret
2486 \c     %%skip:
2487 \c
2488 \c %endmacro
2489
2490 You can call this macro as many times as you want, and every time
2491 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2492 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2493 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2494 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2495 interfering with the local label mechanism, as described in
2496 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2497 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2498 they interfere with macro-local labels.
2499
2500
2501 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2502
2503 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2504 command line into one parameter definition, possibly after
2505 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2506 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2507 you might want to be able to write
2508
2509 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2510
2511 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2512 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2513 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2514 the last defined one along with the separating commas. So if you
2515 code:
2516
2517 \c %macro  writefile 2+
2518 \c
2519 \c         jmp     %%endstr
2520 \c   %%str:        db      %2
2521 \c   %%endstr:
2522 \c         mov     dx,%%str
2523 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2524 \c         mov     bx,%1
2525 \c         mov     ah,0x40
2526 \c         int     0x21
2527 \c
2528 \c %endmacro
2529
2530 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2531 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2532 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2533 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2534 \c{db}.
2535
2536 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2537 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2538 \c{%macro} line.
2539
2540 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2541 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2542 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2543 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2544 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2545 into account when overloading macros, and will not allow you to
2546 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2547 example).
2548
2549 Of course, the above macro could have been implemented as a
2550 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2551 look like
2552
2553 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2554
2555 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2556 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2557 definition.
2558
2559 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2560
2561 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2562
2563 NASM also allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2564 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2565 be either negative or positive. Though the indices must never be zero.
2566
2567 For example
2568
2569 \c %macro mpar 1-*
2570 \c      db %{3:5}
2571 \c %endmacro
2572 \c
2573 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2574
2575 expands to \c{3,4,5} range.
2576
2577 Even more, the parameters can be reversed so that
2578
2579 \c %macro mpar 1-*
2580 \c      db %{5:3}
2581 \c %endmacro
2582 \c
2583 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2584
2585 expands to \c{5,4,3} range.
2586
2587 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2588 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2589 the analogue here.
2590
2591 \c %macro mpar 1-*
2592 \c      db %{-1:-3}
2593 \c %endmacro
2594 \c
2595 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2596
2597 expands to \c{6,5,4} range.
2598
2599 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2600
2601 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}} gives
2602 you the \i{last} argument passed to a macro.
2603
2604 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2605
2606 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2607 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2608 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2609
2610 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2611 \c
2612 \c         writefile 2,%1
2613 \c         mov     ax,0x4c01
2614 \c         int     0x21
2615 \c
2616 \c %endmacro
2617
2618 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2619 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2620 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2621 called with no parameters, in which case it will use the default
2622 error message supplied in the macro definition.
2623
2624 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2625 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2626 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2627 optional ones. So if a macro definition began with the line
2628
2629 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2630
2631 then it could be called with between one and three parameters, and
2632 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2633 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2634 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2635
2636 You can provide extra information to a macro by providing
2637 too many default parameters:
2638
2639 \c %macro quux 1 something
2640
2641 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2642 more information.
2643 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2644 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2645 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2646 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2647 when the macro is defined, not when it is expanded.
2648
2649 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2650 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2651 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2652 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2653 parameters were really passed to the macro call.
2654
2655 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2656 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2657 and more useful, by changing the first line of the definition to
2658
2659 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2660
2661 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2662 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2663 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2664
2665
2666 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2667
2668 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2669 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2670 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2671 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2672 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2673 Examples are given in \k{rotate}.
2674
2675
2676 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2677
2678 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2679 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2680 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2681 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2682 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2683 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2684
2685 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2686 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2687 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2688 argument list reappear on the right, and vice versa.
2689
2690 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2691 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2692 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2693 parameters are rotated to the right.
2694
2695 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2696 restore a set of registers might work as follows:
2697
2698 \c %macro  multipush 1-*
2699 \c
2700 \c   %rep  %0
2701 \c         push    %1
2702 \c   %rotate 1
2703 \c   %endrep
2704 \c
2705 \c %endmacro
2706
2707 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2708 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2709 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2710 one place to the left, so that the original second argument is now
2711 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2712 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2713 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2714
2715 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2716 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2717 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2718
2719 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2720 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2721 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2722 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2723 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2724 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2725 order from the one in which they were pushed.
2726
2727 This can be done by the following definition:
2728
2729 \c %macro  multipop 1-*
2730 \c
2731 \c   %rep %0
2732 \c   %rotate -1
2733 \c         pop     %1
2734 \c   %endrep
2735 \c
2736 \c %endmacro
2737
2738 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2739 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2740 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2741 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2742 iterated through in reverse order.
2743
2744
2745 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2746
2747 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2748 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2749 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2750 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2751 table, you could code something like
2752
2753 \c %macro keytab_entry 2
2754 \c
2755 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2756 \c                 db      %2
2757 \c
2758 \c %endmacro
2759 \c
2760 \c keytab:
2761 \c           keytab_entry F1,128+1
2762 \c           keytab_entry F2,128+2
2763 \c           keytab_entry Return,13
2764
2765 which would expand to
2766
2767 \c keytab:
2768 \c keyposF1        equ     $-keytab
2769 \c                 db     128+1
2770 \c keyposF2        equ     $-keytab
2771 \c                 db      128+2
2772 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2773 \c                 db      13
2774
2775 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2776 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2777
2778 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2779 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2780 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2781 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2782 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2783 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2784 (literal text to be concatenated to the parameter).
2785
2786 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2787 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2788 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2789 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2790 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2791 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2792 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2793 real names of macro-local labels means that the two usages
2794 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2795 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2796
2797 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2798 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2799 purpose of concatenation.
2800
2801 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2802
2803
2804 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2805
2806 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2807 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2808 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2809 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2810 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2811 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2812 condition code.
2813
2814 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2815 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2816 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2817 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2818
2819 \c %macro  retc 1
2820 \c
2821 \c         j%-1    %%skip
2822 \c         ret
2823 \c   %%skip:
2824 \c
2825 \c %endmacro
2826
2827 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2828 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2829 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2830 \c{JPE}.
2831
2832 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2833 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2834 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2835 because no inverse condition code exists.
2836
2837
2838 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2839
2840 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2841 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2842 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2843 see which instructions in the macro expansion are generating what
2844 code; however, for some macros this clutters the listing up
2845 unnecessarily.
2846
2847 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2848 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2849 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2850 the number of parameters, like this:
2851
2852 \c %macro foo 1.nolist
2853
2854 Or like this:
2855
2856 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2857
2858 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2859
2860 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2861 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2862 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2863 that argument specification.
2864
2865 For example:
2866
2867 \c %macro foo 1-3
2868 \c         ; Do something
2869 \c %endmacro
2870 \c %unmacro foo 1-3
2871
2872 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2873
2874 \c %macro bar 1-3
2875 \c         ; Do something
2876 \c %endmacro
2877 \c %unmacro bar 1
2878
2879 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2880 specification does not match exactly.
2881
2882
2883 \#\S{exitmacro} Exiting Multi-Line Macros: \i\c{%exitmacro}
2884 \#
2885 \#Multi-line macro expansions can be arbitrarily terminated with
2886 \#the \c{%exitmacro} directive.
2887 \#
2888 \#For example:
2889 \#
2890 \#\c %macro foo 1-3
2891 \#\c         ; Do something
2892 \#\c     %if<condition>
2893 \#\c         %exitmacro
2894 \#\c     %endif
2895 \#\c         ; Do something
2896 \#\c %endmacro
2897
2898 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2899
2900 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2901 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2902 syntax of this feature looks like this:
2903
2904 \c %if<condition>
2905 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2906 \c %elif<condition2>
2907 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2908 \c %else
2909 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2910 \c %endif
2911
2912 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2913
2914 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2915 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2916
2917 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2918 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2919 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2920 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2921
2922 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2923 single-line macro existence}
2924
2925 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2926 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2927 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2928 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2929
2930 For example, when debugging a program, you might want to write code
2931 such as
2932
2933 \c           ; perform some function
2934 \c %ifdef DEBUG
2935 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2936 \c %endif
2937 \c           ; go and do something else
2938
2939 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2940 version of the program which produced debugging messages, and remove
2941 the option to generate the final release version of the program.
2942
2943 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2944 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2945 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2946 \i\c{%elifndef}.
2947
2948
2949 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2950 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2951
2952 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2953 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2954
2955 For example, you may be working with a large project and not have control
2956 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2957 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2958 does exist.
2959
2960 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2961 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2962
2963 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2964 \c
2965 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2966 \c
2967 \c %else
2968 \c
2969 \c      %macro MyMacro 1-3
2970 \c
2971 \c              ; insert code to define the macro
2972 \c
2973 \c      %endmacro
2974 \c
2975 \c %endif
2976
2977 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
2978 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
2979 conflict.
2980
2981 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
2982 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
2983 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
2984
2985
2986 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
2987 stack}
2988
2989 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
2990 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
2991 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
2992 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
2993 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
2994
2995 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
2996 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
2997
2998
2999 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
3000 arbitrary numeric expressions}
3001
3002 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
3003 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
3004 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
3005 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
3006 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
3007
3008 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
3009 a critical expression (see \k{crit}).
3010
3011 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
3012 set of \i{relational operators} which are not normally available in
3013 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
3014 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
3015 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
3016 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
3017 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
3018 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
3019 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
3020 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
3021 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
3022 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
3023 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
3024 for true and 0 for false.
3025
3026 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
3027 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
3028
3029 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
3030 Identity\I{testing, exact text identity}
3031
3032 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
3033 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
3034 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
3035 Differences in white space are not counted.
3036
3037 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
3038
3039 For example, the following macro pushes a register or number on the
3040 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
3041
3042 \c %macro  pushparam 1
3043 \c
3044 \c   %ifidni %1,ip
3045 \c         call    %%label
3046 \c   %%label:
3047 \c   %else
3048 \c         push    %1
3049 \c   %endif
3050 \c
3051 \c %endmacro
3052
3053 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3054 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3055 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3056 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3057
3058 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3059 Types\I{testing, token types}
3060
3061 Some macros will want to perform different tasks depending on
3062 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3063 example, a string output macro might want to be able to cope with
3064 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3065 string.
3066
3067 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3068 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3069 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3070 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3071 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3072
3073 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3074 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3075
3076 \c %macro writefile 2-3+
3077 \c
3078 \c   %ifstr %2
3079 \c         jmp     %%endstr
3080 \c     %if %0 = 3
3081 \c       %%str:    db      %2,%3
3082 \c     %else
3083 \c       %%str:    db      %2
3084 \c     %endif
3085 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3086 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3087 \c   %else
3088 \c                 mov     dx,%2
3089 \c                 mov     cx,%3
3090 \c   %endif
3091 \c                 mov     bx,%1
3092 \c                 mov     ah,0x40
3093 \c                 int     0x21
3094 \c
3095 \c %endmacro
3096
3097 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3098 the following two ways:
3099
3100 \c         writefile [file], strpointer, length
3101 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3102
3103 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3104 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3105 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3106 it itself and works out the address and length for itself.
3107
3108 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3109 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3110 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3111 which case, all but the first two would be lumped together into
3112 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3113
3114 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3115 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3116 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3117 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3118
3119 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3120
3121 Some macros will want to do different things depending on if it is
3122 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3123 versus a multi-token sequence.
3124
3125 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3126 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3127 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3128
3129 For example:
3130
3131 \c %iftoken 1
3132
3133 will assemble the subsequent code, but
3134
3135 \c %iftoken -1
3136
3137 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3138 \c{-}, and the number \c{1}.
3139
3140 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3141 variants are also provided.
3142
3143 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3144
3145 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3146 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3147 any tokens at all, whitespace excepted.
3148
3149 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3150 variants are also provided.
3151
3152 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3153
3154 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3155 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3156 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3157 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3158
3159 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3160 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3161 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3162 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3163
3164 \c %assign i 0
3165 \c %rep    64
3166 \c         inc     word [table+2*i]
3167 \c %assign i i+1
3168 \c %endrep
3169
3170 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3171 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3172 \c{[table+126]}.
3173
3174 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3175 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3176 terminate the loop, like this:
3177
3178 \c fibonacci:
3179 \c %assign i 0
3180 \c %assign j 1
3181 \c %rep 100
3182 \c %if j > 65535
3183 \c     %exitrep
3184 \c %endif
3185 \c         dw j
3186 \c %assign k j+i
3187 \c %assign i j
3188 \c %assign j k
3189 \c %endrep
3190 \c
3191 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3192
3193 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3194 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3195 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3196 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3197 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3198 be gradually used up and other applications to start crashing.
3199
3200
3201 \H{files} Source Files and Dependencies
3202
3203 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3204
3205 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3206
3207 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3208 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3209 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3210
3211 \c %include "macros.mac"
3212
3213 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3214 file containing the \c{%include} directive.
3215
3216 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3217 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3218 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3219 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3220 line using the \c{-i} option.
3221
3222 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3223 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3224 the form
3225
3226 \c %ifndef MACROS_MAC
3227 \c     %define MACROS_MAC
3228 \c     ; now define some macros
3229 \c %endif
3230
3231 then including the file more than once will not cause errors,
3232 because the second time the file is included nothing will happen
3233 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3234
3235 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3236 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3237 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3238
3239
3240 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3241
3242 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3243 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3244 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3245 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3246
3247 For example,
3248
3249 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3250
3251 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3252 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3253
3254
3255 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3256
3257 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3258 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3259 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3260
3261 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3262 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3263 \c{INCBIN} directive looks like:
3264
3265 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3266 \c %pathsearch dep %1
3267 \c %depend dep
3268 \c         incbin dep,%2
3269 \c %endmacro
3270
3271 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3272 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3273 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3274
3275
3276 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3277
3278 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3279 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3280 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3281 described in \k{macropkg}.
3282
3283 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3284 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3285 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3286 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3287
3288 \c %use altreg
3289 \c %use 'altreg'
3290
3291 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3292 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3293 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3294
3295 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3296
3297 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3298 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3299 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3300 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3301 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3302 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3303 able to nest these loops.
3304
3305 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3306 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3307 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3308 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3309 define labels that are local to a particular context on the stack.
3310
3311
3312 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3313 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3314
3315 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3316 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3317 which is the name of the context. For example:
3318
3319 \c %push    foobar
3320
3321 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3322 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3323 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3324 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3325 single macro definition.)
3326
3327 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3328 context from the context stack and destroys it, along with any
3329 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3330 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3331
3332
3333 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3334
3335 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3336 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3337 is used to define a label which is local to the context on the top
3338 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3339 above could be implemented by means of:
3340
3341 \c %macro repeat 0
3342 \c
3343 \c     %push   repeat
3344 \c     %$begin:
3345 \c
3346 \c %endmacro
3347 \c
3348 \c %macro until 1
3349 \c
3350 \c         j%-1    %$begin
3351 \c     %pop
3352 \c
3353 \c %endmacro
3354
3355 and invoked by means of, for example,
3356
3357 \c         mov     cx,string
3358 \c         repeat
3359 \c         add     cx,3
3360 \c         scasb
3361 \c         until   e
3362
3363 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3364 in \c{AL}.
3365
3366 If you need to define, or access, labels local to the context
3367 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3368 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3369
3370
3371 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3372
3373 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3374 a particular context, in just the same way:
3375
3376 \c %define %$localmac 3
3377
3378 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3379 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3380 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3381
3382
3383 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3384
3385 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3386 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3387 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3388 have the side effect of destroying all context-local labels and
3389 macros associated with the context that was just popped.
3390
3391 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3392 with a different name, without touching the associated macros and
3393 labels. So you could replace the destructive code
3394
3395 \c %pop
3396 \c %push   newname
3397
3398 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3399
3400
3401 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3402
3403 This example makes use of almost all the context-stack features,
3404 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3405 implement a block IF statement as a set of macros.
3406
3407 \c %macro if 1
3408 \c
3409 \c     %push if
3410 \c     j%-1  %$ifnot
3411 \c
3412 \c %endmacro
3413 \c
3414 \c %macro else 0
3415 \c
3416 \c   %ifctx if
3417 \c         %repl   else
3418 \c         jmp     %$ifend
3419 \c         %$ifnot:
3420 \c   %else
3421 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3422 \c   %endif
3423 \c
3424 \c %endmacro
3425 \c
3426 \c %macro endif 0
3427 \c
3428 \c   %ifctx if
3429 \c         %$ifnot:
3430 \c         %pop
3431 \c   %elifctx      else
3432 \c         %$ifend:
3433 \c         %pop
3434 \c   %else
3435 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3436 \c   %endif
3437 \c
3438 \c %endmacro
3439
3440 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3441 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3442 that the macros are issued in the right order (for example, not
3443 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3444 not.
3445
3446 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3447 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3448 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3449 to do different things depending on whether the context on top of
3450 the stack is \c{if} or \c{else}.
3451
3452 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3453 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3454 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3455 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3456 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3457
3458 A sample usage of these macros might look like:
3459
3460 \c         cmp     ax,bx
3461 \c
3462 \c         if ae
3463 \c                cmp     bx,cx
3464 \c
3465 \c                if ae
3466 \c                        mov     ax,cx
3467 \c                else
3468 \c                        mov     ax,bx
3469 \c                endif
3470 \c
3471 \c         else
3472 \c                cmp     ax,cx
3473 \c
3474 \c                if ae
3475 \c                        mov     ax,cx
3476 \c                endif
3477 \c
3478 \c         endif
3479
3480 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3481 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3482 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3483 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3484
3485
3486 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3487
3488 The following preprocessor directives provide a way to use
3489 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3490
3491 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3492
3493 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3494
3495 \b\c{%local}  (see \k{local})
3496
3497
3498 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3499
3500 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3501 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3502 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3503
3504 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3505 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3506 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3507 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3508
3509 \c some_function:
3510 \c
3511 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3512 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3513 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3514 \c
3515 \c         mov     ax,[i]
3516 \c         mov     bx,[j_ptr]
3517 \c         add     ax,[bx]
3518 \c         ret
3519 \c
3520 \c     %pop                       ; restore original context
3521
3522 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3523 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3524 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3525 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3526
3527
3528 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3529
3530 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3531 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3532 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3533 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3534 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3535
3536 \c %stacksize flat
3537
3538 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3539 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3540 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3541
3542 \c %stacksize flat64
3543
3544 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3545 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3546 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3547
3548 \c %stacksize large
3549
3550 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3551 assumes that a far form of call was used to get to this address
3552 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3553
3554 \c %stacksize small
3555
3556 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3557 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3558 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3559 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3560 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3561 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3562 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3563 (see \k{local}).
3564
3565
3566 \S{local} \i\c{%local} Directive
3567
3568 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3569 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3570 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3571 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3572 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3573 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3574 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3575 instruction.
3576 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3577 An example of its use is the following:
3578
3579 \c silly_swap:
3580 \c
3581 \c     %push mycontext             ; save the current context
3582 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3583 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3584 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3585 \c
3586 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3587 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3588 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3589 \c         mov     ax,bx
3590 \c         mov     dx,cx
3591 \c         mov     bx,[old_ax]
3592 \c         mov     cx,[old_dx]
3593 \c         leave                   ; restore old bp
3594 \c         ret                     ;
3595 \c
3596 \c     %pop                        ; restore original context
3597
3598 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3599 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3600 current context before the \c{%local} directive may be used.
3601 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3602 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3603 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3604 as shown in the example.
3605
3606
3607 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3608
3609 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3610 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3611 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3612 right macros by means of code like this:
3613
3614 \c %ifdef F1
3615 \c     ; do some setup
3616 \c %elifdef F2
3617 \c     ; do some different setup
3618 \c %else
3619 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3620 \c %endif
3621
3622 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3623 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3624 having to wait until the program crashes on being run and then not
3625 knowing what went wrong.
3626
3627 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3628
3629 \c %ifdef F1
3630 \c     ; do some setup
3631 \c %elifdef F2
3632 \c     ; do some different setup
3633 \c %else
3634 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3635 \c     %define F1
3636 \c %endif
3637
3638 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3639 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3640 depend on symbol values.
3641
3642 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3643 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3644 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3645 messages.
3646
3647 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3648 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3649 are expanded in it, which can be used to display more information to
3650 the user.  For example:
3651
3652 \c %if foo > 64
3653 \c     %assign foo_over foo-64
3654 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3655 \c %endif
3656
3657
3658 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3659
3660 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3661 information from external sources. Currently they include:
3662
3663 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3664 preprocessor (see \k{line}).
3665
3666 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3667 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3668
3669 \S{line} \i\c{%line} Directive
3670
3671 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3672 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3673 this other file would be an original source file, with the current
3674 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3675 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3676 number of the original source file, instead of the file that is being
3677 read by NASM.
3678
3679 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3680 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3681 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3682
3683 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3684
3685 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3686 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3687 which specifies a line increment value; each line of the input file
3688 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3689 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3690 specifies the file name of the original source file.
3691
3692 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3693 all file name and line numbers relative to the values specified
3694 therein.
3695
3696
3697 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3698
3699 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3700 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3701 to store the contents of an environment variable into a string, which
3702 could be used at some other point in your code.
3703
3704 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3705 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3706 could do that as follows:
3707
3708 \c %defstr FOO    %!FOO
3709
3710 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3711
3712
3713 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3714
3715 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3716 when it starts to process any source file. If you really need a
3717 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3718 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3719 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3720
3721 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3722 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3723 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3724 described here.
3725
3726
3727 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3728
3729 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3730 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3731 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3732 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3733 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3734 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3735 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3736
3737 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3738 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3739
3740
3741 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3742
3743 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3744 representing the full version number of the version of nasm being used.
3745 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3746 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3747 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3748 would be equivalent to:
3749
3750 \c         dd      0x00622001
3751
3752 or
3753
3754 \c         db      1,32,98,0
3755
3756 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3757 line is used just to give an indication of the order that the separate
3758 values will be present in memory.
3759
3760
3761 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3762
3763 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3764 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3765
3766 \c         db      __NASM_VER__
3767
3768 would expand to
3769
3770 \c         db      "0.98.32"
3771
3772
3773 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3774
3775 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3776 name and line number containing the current instruction. The macro
3777 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3778 current input file (which may change through the course of assembly
3779 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3780 numeric constant giving the current line number in the input file.
3781
3782 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3783 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3784 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3785 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3786 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3787 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3788 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3789 here'. You could then write a macro
3790
3791 \c %macro  notdeadyet 0
3792 \c
3793 \c         push    eax
3794 \c         mov     eax,__LINE__
3795 \c         call    stillhere
3796 \c         pop     eax
3797 \c
3798 \c %endmacro
3799
3800 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3801 find the crash point.
3802
3803
3804 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3805
3806 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3807 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3808 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3809 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3810 mode-dependent macros.
3811
3812 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3813
3814 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3815 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3816 list.
3817
3818 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3819 \c  %define NEWLINE 13, 10
3820 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3821 \c  %define NEWLINE 10
3822 \c %endif
3823
3824
3825 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3826
3827 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3828 assembly session.
3829
3830 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3831 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3832 respectively.)
3833
3834 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3835 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3836 \c{HHMMSS} respectively.
3837
3838 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3839 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3840 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3841 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3842
3843 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3844 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3845 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3846 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3847 undefined.
3848
3849 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3850 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3851 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3852 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3853 local time as if it was UTC.
3854
3855 All instances of time and date macros in the same assembly session
3856 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3857 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3858 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3859 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3860 clock:
3861
3862 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3863 \c       __TIME__             "00:00:42"
3864 \c       __DATE_NUM__         20100101
3865 \c       __TIME_NUM__         000042
3866 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3867 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3868 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3869 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3870 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3871
3872
3873 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3874 Include Test
3875
3876 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3877 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3878 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3879 testing if a particular package is invoked or not.
3880
3881 For example, if the \c{altreg} package is included (see
3882 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
3883
3884
3885 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
3886
3887 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
3888 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
3889 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
3890 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
3891
3892 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
3893 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
3894 change in future versions of NASM.}
3895
3896
3897 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
3898
3899 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
3900 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
3901 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
3902 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
3903
3904 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
3905 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
3906 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
3907 the value of the base offset, and the name of the data type with the
3908 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
3909 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
3910 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
3911 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
3912 the definition.
3913
3914 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
3915 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
3916
3917 \c struc   mytype
3918 \c
3919 \c   mt_long:      resd    1
3920 \c   mt_word:      resw    1
3921 \c   mt_byte:      resb    1
3922 \c   mt_str:       resb    32
3923 \c
3924 \c endstruc
3925
3926 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
3927 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
3928 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
3929 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
3930
3931 The reason why the structure type name is defined at zero by default
3932 is a side effect of allowing structures to work with the local label
3933 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
3934 more than one structure, you can define the above structure like this:
3935
3936 \c struc mytype
3937 \c
3938 \c   .long:        resd    1
3939 \c   .word:        resw    1
3940 \c   .byte:        resb    1
3941 \c   .str:         resb    32
3942 \c
3943 \c endstruc
3944
3945 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
3946 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
3947
3948 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
3949 support any form of period notation to refer to the elements of a
3950 structure once you have one (except the above local-label notation),
3951 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
3952 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
3953 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
3954 ax,[mystruc+mytype.word]}.
3955
3956 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
3957 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
3958
3959 \c push ebp
3960 \c mov ebp, esp
3961 \c sub esp, 40
3962
3963 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
3964
3965 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
3966
3967 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
3968 a base offset:
3969
3970 \c struc mytype, -40
3971
3972 And access an element this way:
3973
3974 \c mov [ebp + mytype.word], ax
3975
3976
3977 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
3978 \i{Instances of Structures}
3979
3980 Having defined a structure type, the next thing you typically want
3981 to do is to declare instances of that structure in your data
3982 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
3983 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
3984 you code something like this:
3985
3986 \c mystruc:
3987 \c     istruc mytype
3988 \c
3989 \c         at mt_long, dd      123456
3990 \c         at mt_word, dw      1024
3991 \c         at mt_byte, db      'x'
3992 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
3993 \c
3994 \c     iend
3995
3996 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
3997 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
3998 specified structure field, and then to declare the specified data.
3999 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4000 they were specified in the structure definition.
4001
4002 If the data to go in a structure field requires more than one source
4003 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4004 the \c{AT} line. For example:
4005
4006 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4007 \c                     db      190,100,0
4008
4009 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4010 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4011 line:
4012
4013 \c         at mt_str
4014 \c                 db      'hello, world'
4015 \c                 db      13,10,0
4016
4017
4018 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
4019
4020 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4021 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4022 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4023 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4024
4025 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4026 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4027 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4028 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4029 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4030
4031 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4032 both compute the number of additional bytes required to bring the
4033 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4034 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4035 perform the alignment.
4036
4037 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4038 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4039 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4040 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4041 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4042 except for special purposes.
4043
4044 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4045 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4046 power of two, or if their second argument generates more than one
4047 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4048 thing.
4049
4050 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4051 be used within structure definitions:
4052
4053 \c struc mytype2
4054 \c
4055 \c   mt_byte:
4056 \c         resb 1
4057 \c         alignb 2
4058 \c   mt_word:
4059 \c         resw 1
4060 \c         alignb 4
4061 \c   mt_long:
4062 \c         resd 1
4063 \c   mt_str:
4064 \c         resb 32
4065 \c
4066 \c endstruc
4067
4068 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4069 relative to the base of the structure.
4070
4071 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4072 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4073 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4074 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4075 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4076 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4077 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4078
4079 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4080
4081
4082 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4083
4084 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4085 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4086 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4087 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4088
4089 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4090 quoted or not.
4091
4092
4093 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4094
4095 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4096 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4097 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4098 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4099 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4100 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4101
4102 Example use:
4103
4104 \c %use altreg
4105 \c
4106 \c proc:
4107 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4108 \c       ret
4109
4110 See also \k{reg64}.
4111
4112
4113 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4114
4115 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4116 macro which is more powerful than the default (and
4117 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4118 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4119 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4120 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4121 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4122 sequence.
4123
4124 The specific instructions generated can be controlled with the
4125 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4126 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4127 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1.
4128 The following modes are possible:
4129
4130 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4131 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4132 default.
4133
4134 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4135 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4136 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4137
4138 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4139 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4140 threshold is 16.
4141
4142 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4143 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4144 threshold is 16.
4145
4146 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4147 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4148 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4149 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4150
4151 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4152 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4153 are used internally by this macro package.
4154
4155
4156 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4157
4158 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4159 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4160 directives. These are described in this chapter.
4161
4162 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4163 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4164 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4165 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4166 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4167 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4168
4169 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4170 directives are not.
4171
4172 In addition to the universal directives described in this chapter,
4173 each object file format can optionally supply extra directives in
4174 order to control particular features of that file format. These
4175 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4176 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4177
4178
4179 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4180
4181 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4182 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4183 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4184 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4185
4186 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4187 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4188 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4189 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4190 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4191 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4192 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4193 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4194
4195 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4196 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4197 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4198 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4199 device drivers and boot loader software.
4200
4201 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4202 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4203 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4204 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4205
4206 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4207 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4208 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4209 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4210 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4211 need an 0x67.
4212
4213 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4214 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4215 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4216
4217 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4218 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4219 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4220 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4221 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4222 necessary.
4223
4224 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4225 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4226 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4227 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4228 REX prefix is used.
4229
4230 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4231 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4232 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4233
4234 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4235
4236 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4237
4238 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4239 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4240
4241
4242 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4243
4244 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4245 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4246 specify most features directly.  However, this is occationally
4247 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4248 to use.
4249
4250 Currently, the only \c{DEFAULT} that is settable is whether or not
4251 registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative or not.
4252 By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4253 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4254 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4255 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4256
4257 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4258 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4259 other special functions in 64-bit mode, and generating
4260 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4261
4262 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4263
4264 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4265 Sections}
4266
4267 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4268 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4269 which section of the output file the code you write will be
4270 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4271 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4272 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4273 define a new section, if you try to switch to a section that does
4274 not (yet) exist.
4275
4276 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4277 \k{multisec}, all support
4278 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4279 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4280 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4281 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4282 name that has one.
4283
4284
4285 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4286
4287 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4288 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4289 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4290 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4291 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4292 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4293 it. So the user-level directive
4294
4295 \c         SECTION .text
4296
4297 expands to the two lines
4298
4299 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4300 \c         [SECTION .text]
4301
4302 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4303 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4304 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4305
4306 \c %macro  writefile 2+
4307 \c
4308 \c         [section .data]
4309 \c
4310 \c   %%str:        db      %2
4311 \c   %%endstr:
4312 \c
4313 \c         __SECT__
4314 \c
4315 \c         mov     dx,%%str
4316 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4317 \c         mov     bx,%1
4318 \c         mov     ah,0x40
4319 \c         int     0x21
4320 \c
4321 \c %endmacro
4322
4323 This form of the macro, once passed a string to output, first
4324 switches temporarily to the data section of the file, using the
4325 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4326 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4327 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4328 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4329 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4330 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4331 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4332 code in any of several separate code sections.
4333
4334
4335 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4336
4337 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4338 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4339 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4340 given absolute address. The only instructions you can use in this
4341 mode are the \c{RESB} family.
4342
4343 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4344
4345 \c absolute 0x1A
4346 \c
4347 \c     kbuf_chr    resw    1
4348 \c     kbuf_free   resw    1
4349 \c     kbuf        resw    16
4350
4351 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4352 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4353 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4354
4355 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4356 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4357
4358 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4359 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4360
4361 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4362 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4363 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4364 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4365
4366 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4367 \c
4368 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4369 \c
4370 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4371 \c setup:
4372 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4373 \c
4374 \c absolute setup
4375 \c
4376 \c runtimevar1     resw    1
4377 \c runtimevar2     resd    20
4378 \c
4379 \c tsr_end:
4380
4381 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4382 after the setup has finished running, the space it took up can be
4383 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4384 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4385 needs to be made resident.
4386
4387
4388 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4389
4390 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4391 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4392 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4393 defined in some other module and needs to be referred to by this
4394 one. Not every object-file format can support external variables:
4395 the \c{bin} format cannot.
4396
4397 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4398 argument is the name of a symbol:
4399
4400 \c extern  _printf
4401 \c extern  _sscanf,_fscanf
4402
4403 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4404 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4405 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4406 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4407 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4408 by means of the directive
4409
4410 \c extern  _variable:wrt dgroup
4411
4412 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4413 only in that it can take only one argument at a time: the support
4414 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4415
4416 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4417 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4418 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4419
4420
4421 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4422
4423 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4424 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4425 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4426 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4427 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4428
4429 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4430 the definition of the symbol.
4431
4432 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4433 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4434 \c{GLOBAL} directive. For example:
4435
4436 \c global _main
4437 \c _main:
4438 \c         ; some code
4439
4440 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4441 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4442 example, lets you specify whether global data items are functions or
4443 data:
4444
4445 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4446
4447 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4448 user-level form only in that it can take only one argument at a
4449 time.
4450
4451
4452 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4453
4454 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4455 A common variable is much like a global variable declared in the
4456 uninitialized data section, so that
4457
4458 \c common  intvar  4
4459
4460 is similar in function to
4461
4462 \c global  intvar
4463 \c section .bss
4464 \c
4465 \c intvar  resd    1
4466
4467 The difference is that if more than one module defines the same
4468 common variable, then at link time those variables will be
4469 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4470 at the same piece of memory.
4471
4472 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4473 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4474 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4475 specify the alignment requirements of a common variable:
4476
4477 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4478 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4479
4480 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4481 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4482 only one argument at a time.
4483
4484
4485 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4486
4487 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4488 are available on the specified CPU.
4489
4490 Options are:
4491
4492 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4493
4494 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4495
4496 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4497
4498 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4499
4500 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4501
4502 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4503
4504 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4505
4506 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4507
4508 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4509
4510 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4511
4512 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4513
4514 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4515
4516 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4517
4518 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4519
4520 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4521
4522 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4523
4524 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4525
4526 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4527 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4528 instructions are available.
4529
4530
4531 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4532
4533 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4534 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4535 this behaviour:
4536
4537 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4538
4539 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4540
4541 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4542
4543 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4544
4545 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4546
4547 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4548
4549 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4550
4551 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4552 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4553 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4554
4555 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4556 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4557
4558
4559 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4560
4561 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4562 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4563 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4564 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4565 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4566 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4567
4568 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4569 output file based on the input file name and the chosen output
4570 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4571 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4572 name, and substituting an extension defined by the output format.
4573 The extensions are given with each format below.
4574
4575
4576 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4577
4578 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4579 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4580 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4581 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4582 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4583 development.
4584
4585 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4586 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4587
4588 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4589 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4590 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4591 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4592
4593 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4594 leaves your file name as it is once the original extension has been
4595 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4596 into a binary file called \c{binprog}.
4597
4598
4599 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4600
4601 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4602 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4603 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4604 the program begins at when it is loaded into memory.
4605
4606 For example, the following code will generate the longword
4607 \c{0x00000104}:
4608
4609 \c         org     0x100
4610 \c         dd      label
4611 \c label:
4612
4613 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4614 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4615 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4616 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4617 offset which is added to all internal address references within the
4618 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4619 does. See \k{proborg} for further comments.
4620
4621
4622 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4623 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4624
4625 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4626 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4627 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4628 end of the section-definition line. For example,
4629
4630 \c section .data   align=16
4631
4632 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4633 aligned on a 16-byte boundary.
4634
4635 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4636 section start address must be forced to zero. The alignment value
4637 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4638 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4639
4640
4641 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4642
4643 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4644 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4645
4646 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4647 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4648 of course).
4649
4650 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4651 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4652 \i\c{start=}.
4653
4654 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4655 for the calculation of all memory references within that section
4656 with \i\c{vstart=}.
4657
4658 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4659 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4660 start address.
4661
4662 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4663 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4664 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4665
4666 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4667 is directed by default into the \c{.text} section.
4668
4669 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4670 by default.
4671
4672 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4673 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4674 has been specified.
4675
4676 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4677 alignment has been specified.
4678
4679 \b Sections may not overlap.
4680
4681 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4682 which may be used in your code.
4683
4684 \S{map}\i{Map Files}
4685
4686 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4687 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4688 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4689 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4690 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4691 brackets must be used.
4692
4693
4694 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4695
4696 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4697 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4698 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4699 similar utilities.
4700
4701 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4702 the \c{ith} file format.
4703
4704 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4705
4706
4707 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4708
4709 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4710 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4711 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4712 similar utilities.
4713
4714 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4715 the \c{srec} file format.
4716
4717 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4718
4719
4720 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4721
4722 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4723 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4724 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4725 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4726
4727 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4728
4729 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4730 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4731 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4732 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4733 file format.
4734
4735 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4736 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4737 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4738
4739 If your source file contains code before specifying an explicit
4740 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4741 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4742
4743 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4744 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4745 address of the segment. So, for example:
4746
4747 \c segment data
4748 \c
4749 \c dvar:   dw      1234
4750 \c
4751 \c segment code
4752 \c
4753 \c function:
4754 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4755 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4756 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4757 \c         ret
4758
4759 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4760 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4761 like
4762
4763 \c extern  foo
4764 \c
4765 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4766 \c       mov   ds,ax
4767 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4768 \c       mov   es,ax
4769 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4770 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4771
4772
4773 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4774 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4775
4776 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4777 directive to allow you to specify various properties of the segment
4778 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4779 end of the segment-definition line. For example,
4780
4781 \c segment code private align=16
4782
4783 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4784 segment, and requires that the portion of it described in this code
4785 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4786
4787 The available qualifiers are:
4788
4789 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
4790 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
4791 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
4792 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
4793 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
4794 than stuck end-to-end.
4795
4796 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
4797 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
4798 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
4799 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
4800 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
4801 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
4802 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
4803 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
4804 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
4805
4806 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
4807 indicates to the linker that segments of the same class should be
4808 placed near each other in the output file. The class name can be any
4809 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
4810
4811 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
4812 as an argument, and provides overlay information to an
4813 overlay-capable linker.
4814
4815 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
4816 the effect of recording the choice in the object file and also
4817 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
4818 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
4819
4820 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
4821 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
4822 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
4823 defines the group if it is not already defined.
4824
4825 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
4826 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
4827 are currently known to make sensible use of this feature;
4828 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
4829 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
4830 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
4831
4832 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
4833 class, no overlay, and \c{USE16}.
4834
4835
4836 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
4837
4838 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
4839 single segment register can be used to refer to all the segments in
4840 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
4841 you can code
4842
4843 \c segment data
4844 \c
4845 \c         ; some data
4846 \c
4847 \c segment bss
4848 \c
4849 \c         ; some uninitialized data
4850 \c
4851 \c group dgroup data bss
4852
4853 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
4854 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
4855 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
4856 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
4857 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
4858 segment register.
4859
4860 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
4861 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
4862 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
4863 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
4864 base rather than the segment base.
4865
4866 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
4867 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
4868 segment which is part of more than one group will default to being
4869 relative to the first group that was defined to contain the segment.
4870
4871 A group does not have to contain any segments; you can still make
4872 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
4873 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
4874 \c{FLAT} with no segments in it.
4875
4876
4877 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
4878
4879 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
4880 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
4881 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
4882 segment, group and symbol names that are written to the object file
4883 to be forced to upper case just before being written. Within a
4884 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
4885 be written entirely in upper case if desired.
4886
4887 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
4888
4889
4890 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
4891 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
4892
4893 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
4894 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
4895 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
4896 as well as using the \c{IMPORT} directive.
4897
4898 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
4899 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
4900 wish to import and the name of the library you wish to import it
4901 from. For example:
4902
4903 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
4904
4905 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
4906 known in the library you are importing it from, in case this is not
4907 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
4908 once you have imported it. For example:
4909
4910 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
4911
4912
4913 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
4914 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
4915
4916 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
4917 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
4918 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
4919 using the \c{EXPORT} directive.
4920
4921 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
4922 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
4923 optional second parameter (separated by white space from the first)
4924 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
4925 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
4926 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
4927 off.
4928
4929 Further parameters can be given to define attributes of the exported
4930 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
4931 space. If further parameters are given, the external name must also
4932 be specified, even if it is the same as the internal name. The
4933 available attributes are:
4934
4935 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
4936 resident by the system loader. This is an optimisation for
4937 frequently used symbols imported by name.
4938
4939 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
4940 does not make use of any initialized data.
4941
4942 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
4943 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
4944 between 32-bit and 16-bit segments.
4945
4946 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
4947 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
4948 the desired number.
4949
4950 For example:
4951
4952 \c     export  myfunc
4953 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
4954 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
4955 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
4956
4957
4958 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
4959 Point}
4960
4961 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
4962 define the program entry point, where execution will begin when the
4963 program is run. If the object file that defines the entry point is
4964 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
4965 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
4966 begin.
4967
4968
4969 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
4970 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
4971
4972 If you declare an external symbol with the directive
4973
4974 \c     extern  foo
4975
4976 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
4977 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
4978 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
4979 \c{foo} you will usually need to do something like
4980
4981 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
4982 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
4983 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
4984
4985 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
4986 is going to be accessible from a given segment or group, say
4987 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
4988 simply code
4989
4990 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
4991
4992 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
4993 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
4994 alternative form
4995
4996 \c     extern  foo:wrt dgroup
4997
4998 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
4999 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5000 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5001 \c{foo wrt dgroup}.
5002
5003 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5004 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5005 your program. It can also be applied to common variables: see
5006 \k{objcommon}.
5007
5008
5009 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5010 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5011
5012 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5013 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5014 specify which your variables should be by the use of the syntax
5015
5016 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5017 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5018
5019 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5020 OMF specification says that they are declared as a number of
5021 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5022 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5023 five-byte elements or one ten-byte element.
5024
5025 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5026 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5027 the variable size, to match when resolving common variables declared
5028 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5029 the element size on your far common variables. This is done by the
5030 following syntax:
5031
5032 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5033 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5034
5035 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5036 keyword is not required when an element size is specified, since
5037 only far commons may have element sizes at all. So the above
5038 declarations could equivalently be
5039
5040 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5041 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5042
5043 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5044 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5045 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5046
5047 \c common  foo     10:wrt dgroup
5048 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5049 \c common  baz     24:wrt data:6
5050
5051
5052 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5053
5054 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5055 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5056 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5057 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5058
5059 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5060
5061 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5062 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5063 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5064 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5065 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5066 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5067 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5068 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5069
5070
5071 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5072 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5073
5074 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5075 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5076 and properties of sections you declare. Section types and properties
5077 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5078 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5079 these qualifiers.
5080
5081 The available qualifiers are:
5082
5083 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5084 code section. This marks the section as readable and executable, but
5085 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5086 section is code.
5087
5088 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5089 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5090 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5091 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5092
5093 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5094 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5095 constants in it.
5096
5097 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5098 which is not included in the executable file by the linker, but may
5099 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5100 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5101 linker to interpret the contents of the section as command-line
5102 options.
5103
5104 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5105 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5106 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5107 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5108 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5109 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5110 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5111 for data (and BSS) sections.
5112 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5113 alignment), though the value does not matter.
5114
5115 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5116 qualifiers are:
5117
5118 \c section .text    code  align=16
5119 \c section .data    data  align=4
5120 \c section .rdata   rdata align=8
5121 \c section .bss     bss   align=4
5122
5123 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5124
5125 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5126
5127 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5128 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5129 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5130 designated read-only table and have alleged entry point verified
5131 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5132 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5133 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5134 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5135 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5136 will not be performed for application in question. Table omission is by
5137 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5138 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5139 \c{/safeseh} command line option.
5140
5141 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5142 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5143 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5144
5145 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5146
5147 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5148
5149 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5150 line to source code:
5151
5152 \c $@feat.00 equ 1
5153
5154 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5155 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5156 developer would choose to assign another value in source file, it would
5157 still be perfectly possible.
5158
5159 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5160 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5161 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5162 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5163 table." Its typical use would be:
5164
5165 \c section .text
5166 \c extern  _MessageBoxA@16
5167 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5168 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5169 \c %endif
5170 \c handler:
5171 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5172 \c         push    DWORD caption
5173 \c         push    DWORD text
5174 \c         push    DWORD 0
5175 \c         call    _MessageBoxA@16
5176 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5177 \c                         ; for exception handler
5178 \c         ret
5179 \c global  _main
5180 \c _main:
5181 \c         push    DWORD handler
5182 \c         push    DWORD [fs:0]
5183 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5184 \c         xor     eax,eax
5185 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5186 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5187 \c         add     esp,4
5188 \c         ret
5189 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5190 \c caption:db      'SEGV',0
5191 \c
5192 \c section .drectve info
5193 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5194
5195 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5196 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5197 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5198 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5199 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5200 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5201 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5202 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5203 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5204 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5205 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5206 no notification is provided and user is left with no clue on what
5207 caused application failure.
5208
5209 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5210 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5211 data for "safe exception handler table" causes no backward
5212 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5213 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5214
5215
5216 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5217
5218 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5219 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5220 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5221 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5222 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5223
5224 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5225
5226 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5227 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5228 references. Consider a switch dispatch table:
5229
5230 \c         jmp     QWORD[dsptch+rax*8]
5231 \c         ...
5232 \c dsptch: dq      case0
5233 \c         dq      case1
5234 \c         ...
5235
5236 Even novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5237 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5238 "\c{'ADDR32' relocation to '.text' invalid without
5239 /LARGEADDRESSAWARE:NO}". So [s]he will have to split jmp instruction as
5240 following:
5241
5242 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5243 \c         jmp     QWORD[rbx+rax*8]
5244
5245 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5246 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5247 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5248 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5249 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5250 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5251 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5252 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5253 But no worry, it's trivial to fix:
5254
5255 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5256 \c         add     rbx,QWORD[rbx+rax*8]
5257 \c         jmp     rbx
5258 \c         ...
5259 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5260 \c         dq      case1-dsptch
5261 \c         ...
5262
5263 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5264 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5265 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5266 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5267 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5268 these image-relative references:
5269
5270 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5271 \c         mov     eax,DWORD[rbx+rax*4]
5272 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5273 \c         add     rbx,rax
5274 \c         jmp     rbx
5275 \c         ...
5276 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5277 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5278
5279 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5280 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5281 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5282 become apparent in next paragraph.
5283
5284 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5285 operand only:
5286
5287 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5288 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5289 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5290 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5291
5292 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5293
5294 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5295 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5296 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5297 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5298 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5299 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5300 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5301 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5302 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5303 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5304 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5305 top of the stack.
5306
5307 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5308 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5309 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5310 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5311 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5312 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5313 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5314 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5315 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5316 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5317 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5318 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5319 copying caller's return address to the top of stack and this would
5320 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5321 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5322 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5323 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5324 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5325 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5326 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5327 no, no trace of failure is left.
5328
5329 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5330 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5331 is checked for presence of reference to custom language-specific
5332 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5333 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5334 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5335 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5336 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5337 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5338 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5339 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5340 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5341 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5342 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5343 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5344 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5345 terminating the application.
5346
5347 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5348 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5349 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5350 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5351 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5352 leaf function:
5353
5354 \c default rel
5355 \c section .text
5356 \c extern  MessageBoxA
5357 \c handler:
5358 \c         sub     rsp,40
5359 \c         mov     rcx,0
5360 \c         lea     rdx,[text]
5361 \c         lea     r8,[caption]
5362 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5363 \c         call    MessageBoxA
5364 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5365 \c                         ; for exception handler
5366 \c         add     rsp,40
5367 \c         ret
5368 \c global  main
5369 \c main:
5370 \c         xor     rax,rax
5371 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5372 \c         ret
5373 \c main_end:
5374 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5375 \c caption:db      'SEGV',0
5376 \c
5377 \c section .pdata  rdata align=4
5378 \c         dd      main wrt ..imagebase
5379 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5380 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5381 \c section .xdata  rdata align=8
5382 \c xmain:  db      9,0,0,0
5383 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5384 \c section .drectve info
5385 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5386
5387 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5388 start and end addresses of function" along with reference to associated
5389 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5390 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5391 designated exception handler. References are \e{required} to be
5392 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5393 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5394 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5395 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5396 references, not only above listed required ones, placed into these two
5397 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5398 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5399 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5400 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5401
5402 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5403 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5404 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5405 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5406 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5407 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5408 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5409 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5410 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5411 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5412 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5413 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5414 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5415 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5416 unwinding procedure. Consider following example:
5417
5418 \c function:
5419 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5420 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5421 \c         push    rbx
5422 \c         push    rbp
5423 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5424 \c         sub     r11,rcx
5425 \c         and     r11,-64
5426 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5427 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5428 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5429 \c magic_point:
5430 \c         ...
5431 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5432 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5433 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5434 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5435 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5436 \c         ret
5437
5438 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5439 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5440 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5441 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5442 custom language-specific exception handler would look like this:
5443
5444 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5445 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5446 \c {   ULONG64 *rsp;
5447 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5448 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5449 \c     else
5450 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5451 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5452 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5453 \c         context->R15 = rsp[-1];
5454 \c     }
5455 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5456 \c
5457 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5458 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5459 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5460 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5461 \c     return ExceptionContinueSearch;
5462 \c }
5463
5464 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5465 structure does not have to contain any information about stack frame
5466 and its layout.
5467
5468 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5469
5470 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5471 linking with the \i{DJGPP} linker.
5472
5473 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5474
5475 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5476 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5477 the \c{info} section type are not supported.
5478
5479 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5480
5481 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces \c{Mach-O}
5482 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5483 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5484
5485 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5486
5487 \H{elffmt} \i\c{elf32} and \i\c{elf64}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5488 Format} Object Files
5489
5490 The \c{elf32} and \c{elf64} output formats generate \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as used by Linux as well as \i{Unix System V},
5491 including \i{Solaris x86}, \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf}
5492 provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5493 \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5494
5495 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5496
5497 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5498 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5499  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5500  most systems which support ELF.
5501
5502 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5503 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5504
5505 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5506 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5507 and properties of sections you declare. Section types and properties
5508 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5509 names}, but may still be
5510 overridden by these qualifiers.
5511
5512 The available qualifiers are:
5513
5514 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5515 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5516 which is not, such as an informational or comment section.
5517
5518 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5519 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5520 which should not.
5521
5522 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5523 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5524 not.
5525
5526 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5527 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5528 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5529 contents given, such as a BSS section.
5530
5531 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5532 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5533 requirements of the section.
5534
5535 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5536 thread local variables.
5537
5538 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5539 qualifiers are:
5540
5541 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5542 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5543
5544 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5545 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5546 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5547 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5548 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5549 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5550 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5551 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5552 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5553 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5554 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5555
5556 (Any section name other than those in the above table
5557  is treated by default like \c{other} in the above table.
5558  Please note that section names are case sensitive.)
5559
5560
5561 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5562 Symbols and \i\c{WRT}
5563
5564 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5565 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5566 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5567 be able to generate a variety of ELF specific relocation types in ELF
5568 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5569
5570 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5571 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5572 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5573 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5574 types.
5575
5576 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5577 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5578 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5579 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5580
5581 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5582 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5583 beginning of the current section to the global offset table.
5584 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5585 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5586 result to get the real address of the GOT.
5587
5588 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5589 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5590 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5591 would give the real address of the location you wanted.
5592
5593 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5594 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5595 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5596 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5597 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5598 address of the symbol.
5599
5600 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5601 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5602 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5603 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5604 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5605 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5606 entries absolutely.
5607
5608 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5609 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5610 relative to the start of the section and then adding on the offset
5611 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5612 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5613 peculiarity of the dynamic linker.
5614
5615 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5616 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5617
5618 \S{elftls} \i{Thread Local Storage}\I{TLS}: \c{elf} Special
5619 Symbols and \i\c{WRT}
5620
5621 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5622 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5623 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5624 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5625 of the symbol with code such as:
5626
5627 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5628 \c        mov  [gs:eax],ebx
5629
5630
5631 \b In ELF64 mode, referring to an external or global symbol using
5632 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5633 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5634 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5635 of the symbol with code such as:
5636
5637 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5638 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5639
5640
5641 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5642 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5643
5644 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5645 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5646 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5647 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5648 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5649 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5650 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5651 to specify these features.
5652
5653 You can specify whether a global variable is a function or a data
5654 object by suffixing the name with a colon and the word
5655 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5656 \c{data}.) For example:
5657
5658 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5659
5660 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5661 \c{hashtable} as a data object.
5662
5663 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5664 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5665 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5666 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5667
5668 \c global   hashlookup:function hidden
5669
5670 You can also specify the size of the data associated with the
5671 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5672 forward references) after the type specifier. Like this:
5673
5674 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5675 \c
5676 \c hashtable:
5677 \c         db this,that,theother  ; some data here
5678 \c .end:
5679
5680 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5681 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5682
5683 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5684 writing shared library code. For more information, see
5685 \k{picglobal}.
5686
5687
5688 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5689 \I{COMMON, elf extensions to}
5690
5691 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5692 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5693 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5694 power of two) after the name and size of the common variable,
5695 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5696 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5697
5698 \c common  dwordarray 128:4
5699
5700 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5701 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5702
5703
5704 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5705 \I{ELF, 16-bit code and}
5706
5707 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5708 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5709 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5710 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5711 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5712 these relocations is generated.
5713
5714 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5715 \I{ELF, Debug formats and}
5716
5717 \c{ELF32} and \c{ELF64} provide debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5718 Line number information is generated for all executable sections, but please
5719 note that only the ".text" section is executable by default.
5720
5721 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5722
5723 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5724 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5725 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5726 the magic number in the first four bytes of the file is
5727 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5728 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5729 implementation does not.
5730
5731 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5732
5733 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5734 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5735 extensions to any standard directives. It supports only the three
5736 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5737
5738
5739 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5740 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5741
5742 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5743 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5744 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5745 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5746 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5747 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5748 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5749
5750 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5751
5752 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5753 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5754 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5755 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5756 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5757
5758 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5759 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5760 this.
5761
5762
5763 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5764
5765 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5766 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5767 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5768 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5769 itself \c{a.out}.
5770
5771 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5772 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5773
5774 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5775 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
5776 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
5777 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
5778 only special symbol supported is \c{..start}.
5779
5780
5781 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
5782 Format}
5783
5784 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
5785 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
5786 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
5787 format the internal structure of the assembler.
5788
5789 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
5790 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
5791 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
5792 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
5793
5794 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
5795 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
5796 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
5797 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
5798 execute an RDF executable under Linux.
5799
5800 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
5801 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5802
5803
5804 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
5805
5806 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
5807 library to be linked to the module, either at load time or run time.
5808 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
5809 which is the name of the module:
5810
5811 \c     library  mylib.rdl
5812
5813
5814 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
5815
5816 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
5817 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
5818 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
5819 of current module:
5820
5821 \c     module  mymodname
5822
5823 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
5824 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
5825 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
5826
5827 \c     module  $kernel.core
5828
5829
5830 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5831 rdf extensions to}
5832
5833 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
5834 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
5835 telling the linker do not strip it from target executable or library
5836 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
5837 is a procedure (function) or data object.
5838
5839 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
5840 symbol exported:
5841
5842 \c     global  sys_open:export
5843
5844 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
5845 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
5846
5847 \c     global  sys_open:export proc
5848
5849 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
5850 or \i\c{object} to the directive:
5851
5852 \c     global  kernel_ticks:export data
5853
5854
5855 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
5856 rdf extensions to}
5857
5858 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
5859 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
5860 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
5861 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
5862 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
5863 (function) or data object. For example:
5864
5865 \c     library $libc
5866 \c     extern  _open:import
5867 \c     extern  _printf:import proc
5868 \c     extern  _errno:import data
5869
5870 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
5871 a hint as to where to find requested symbols.
5872
5873
5874 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
5875
5876 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
5877 configuration. If you are building your own NASM executable from the
5878 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{output/outform.h} or on the
5879 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
5880
5881 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
5882 it outputs a text file which contains a complete list of all the
5883 transactions between the main body of NASM and the output-format
5884 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
5885 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
5886 of the various requests the main program makes of the output driver,
5887 and in what order they happen.
5888
5889 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
5890
5891 \c nasm -f dbg filename.asm
5892
5893 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
5894 However, this will not work well on files which were designed for a
5895 different object format, because each object format defines its own
5896 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
5897 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
5898 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
5899 native object format selected:
5900
5901 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
5902 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
5903
5904 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
5905 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
5906 directives are converted into primitive form correctly. Then the
5907 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
5908 the final diagnostic output.
5909
5910 This workaround will still typically not work for programs intended
5911 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
5912 directives have side effects of defining the segment and group names
5913 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
5914 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
5915 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
5916 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
5917
5918 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
5919 them all to its output file.
5920
5921
5922 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
5923
5924 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
5925 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
5926 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
5927 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
5928 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
5929
5930
5931 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
5932
5933 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
5934 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
5935 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
5936 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
5937 support the \c{.COM} format.
5938
5939 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
5940 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
5941 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
5942 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
5943 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
5944 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
5945 Yann Guidon for contributing the code for this.
5946
5947 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
5948 future releases.
5949
5950
5951 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
5952
5953 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
5954 by linking \c{.OBJ} files together.
5955
5956 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
5957 linker; if you have none of these, there is a free linker called
5958 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
5959 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
5960 An LZH archiver can be found at
5961 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
5962 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
5963 sources) called \i{FREELINK}, available from
5964 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
5965 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
5966 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
5967 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
5968 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
5969
5970 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
5971 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
5972 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
5973 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
5974 point, the linker will not know what value to give the entry-point
5975 field in the output file header; if more than one defines a start
5976 point, the linker will not know \e{which} value to use.
5977
5978 An example of a NASM source file which can be assembled to a
5979 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
5980 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
5981 the segment registers, and declaring a start point. This file is
5982 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
5983 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
5984
5985 \c segment code
5986 \c
5987 \c ..start:
5988 \c         mov     ax,data
5989 \c         mov     ds,ax
5990 \c         mov     ax,stack
5991 \c         mov     ss,ax
5992 \c         mov     sp,stacktop
5993
5994 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
5995 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
5996 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
5997 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
5998 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
5999 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6000 execute on.
6001
6002 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6003 beginning of this code, which means that will be the entry point
6004 into the resulting executable file.
6005
6006 \c         mov     dx,hello
6007 \c         mov     ah,9
6008 \c         int     0x21
6009
6010 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6011 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6012 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6013 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6014
6015 \c         mov     ax,0x4c00
6016 \c         int     0x21
6017
6018 This terminates the program using another DOS system call.
6019
6020 \c segment data
6021 \c
6022 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6023
6024 The data segment contains the string we want to display.
6025
6026 \c segment stack stack
6027 \c         resb 64
6028 \c stacktop:
6029
6030 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6031 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6032 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6033 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6034 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6035 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6036 type \c{STACK}.
6037
6038 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6039 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6040 world' and then exit.
6041
6042
6043 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6044
6045 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6046 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6047 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6048 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6049 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6050 \c{.EXE} files.
6051
6052 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6053 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6054 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6055
6056 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6057 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6058 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6059 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6060 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6061 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6062 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6063 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6064 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6065
6066 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6067 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6068 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6069 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6070 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6071 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6072 explicitly issue one of your own.
6073
6074 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6075 since this would require a relocation in the header, and things
6076 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6077 base by copying it out of \c{CS} instead.
6078
6079 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6080 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6081 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6082 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6083 \c{EXE_stack 64}.
6084
6085 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6086 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6087 \c{binexe.asm}.
6088
6089
6090 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6091
6092 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6093 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6094 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6095 output format.
6096
6097
6098 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6099
6100 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6101 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6102 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6103 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6104 like
6105
6106 \c         org 100h
6107 \c
6108 \c section .text
6109 \c
6110 \c start:
6111 \c         ; put your code here
6112 \c
6113 \c section .data
6114 \c
6115 \c         ; put data items here
6116 \c
6117 \c section .bss
6118 \c
6119 \c         ; put uninitialized data here
6120
6121 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6122 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6123 you want to and the code will still end up at the front of the file
6124 where it belongs.
6125
6126 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6127 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6128 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6129 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6130 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6131 run.
6132
6133 To assemble the above program, you should use a command line like
6134
6135 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6136
6137 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6138 explicit output file name were specified, so you have to override it
6139 and give the desired file name.
6140
6141
6142 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6143
6144 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6145 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6146 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6147 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6148 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6149 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6150 file.
6151
6152 If you do this, you need to take care of several things:
6153
6154 \b The first object file containing code should start its code
6155 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6156 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6157 segment, so that the linker or converter program does not have to
6158 adjust address references within the file when generating the
6159 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6160 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6161 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6162 in MASM-compatible assemblers.
6163
6164 \b You don't need to define a stack segment.
6165
6166 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6167 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6168 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6169 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6170
6171
6172 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6173
6174 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6175 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6176 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6177 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6178 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6179 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6180 your code segment.
6181
6182 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6183 the various routines inside the driver which do the work. This
6184 structure should be defined at the start of the code segment, even
6185 though it is not actually code.
6186
6187 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6188 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6189 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6190 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6191
6192
6193 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6194
6195 This section covers the basics of writing assembly routines that
6196 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6197 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6198 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6199
6200
6201 \S{16cunder} External Symbol Names
6202
6203 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6204 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6205 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6206 appears in the C program. So, for example, the function a C
6207 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6208 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6209 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6210 not have to worry about name clashes with C symbols.
6211
6212 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6213 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6214
6215 \c %macro  cglobal 1
6216 \c
6217 \c   global  _%1
6218 \c   %define %1 _%1
6219 \c
6220 \c %endmacro
6221 \c
6222 \c %macro  cextern 1
6223 \c
6224 \c   extern  _%1
6225 \c   %define %1 _%1
6226 \c
6227 \c %endmacro
6228
6229 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6230 \c{%rep} construct could solve this.)
6231
6232 If you then declare an external like this:
6233
6234 \c cextern printf
6235
6236 then the macro will expand it as
6237
6238 \c extern  _printf
6239 \c %define printf _printf
6240
6241 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6242 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6243
6244 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6245 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6246 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6247
6248 Also see \k{opt-pfix}.
6249
6250 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6251
6252 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6253 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6254 writing for. This means you have to keep track of the following
6255 things:
6256
6257 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6258 functions are near. This means that function pointers, when stored
6259 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6260 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6261 never changes its value, and always gives the segment part of the
6262 full function address), and that functions are called using ordinary
6263 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6264 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6265 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6266 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6267
6268 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6269 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6270 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6271 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6272 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6273 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6274 \c{CALL FAR} to call external routines.
6275
6276 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6277 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6278 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6279 segment part of the full data item address).
6280
6281 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6282 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6283 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6284 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6285 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6286 pointers you are passed.
6287
6288 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6289 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6290 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6291 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6292 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6293
6294 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6295 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6296 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6297 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6298 and global data items can both be accessed easily without changing
6299 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6300 segments. However, some memory models (though not the standard
6301 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6302 same value to be removed. Be careful about functions' local
6303 variables in this latter case.
6304
6305 In models with a single code segment, the segment is called
6306 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6307 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6308 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6309 called \i\c{_DATA}.
6310
6311
6312 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6313
6314 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6315 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6316 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6317 doing the calling and the function which gets called.
6318
6319 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6320 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6321 argument specified to the function is pushed last).
6322
6323 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6324 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6325 memory model.
6326
6327 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6328 actually necessary, in functions which do not need to access their
6329 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6330 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6331 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6332 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6333 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6334 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6335
6336 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6337 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6338 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6339 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6340 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6341 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6342 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6343 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6344 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6345 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6346 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6347 parameters in reverse order means that the function knows where to
6348 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6349 remaining ones.
6350
6351 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6352 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6353 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6354
6355 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6356 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6357 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6358 compiler) returned in \c{ST0}.
6359
6360 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6361 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6362 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6363 memory model.
6364
6365 \b When the caller regains control from the callee, the function
6366 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6367 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6368 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6369 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6370 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6371 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6372 removing.
6373
6374 It is instructive to compare this calling convention with that for
6375 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6376 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6377 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6378 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6379 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6380 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6381 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6382 which means that a compiler can give better guarantees about
6383 sequence points without performance suffering.
6384
6385 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6386 The following example is for small model:
6387
6388 \c global  _myfunc
6389 \c
6390 \c _myfunc:
6391 \c         push    bp
6392 \c         mov     bp,sp
6393 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6394 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6395 \c
6396 \c         ; some more code
6397 \c
6398 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6399 \c         pop     bp
6400 \c         ret
6401
6402 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6403 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6404 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6405 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6406 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6407 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6408
6409 At the other end of the process, to call a C function from your
6410 assembly code, you would do something like this:
6411
6412 \c extern  _printf
6413 \c
6414 \c       ; and then, further down...
6415 \c
6416 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6417 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6418 \c       call    _printf
6419 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6420 \c
6421 \c       ; then those data items...
6422 \c
6423 \c segment _DATA
6424 \c
6425 \c myint         dw    1234
6426 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6427
6428 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6429 code
6430
6431 \c     int myint = 1234;
6432 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6433
6434 In large model, the function-call code might look more like this. In
6435 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6436 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6437 it first.
6438
6439 \c       push    word [myint]
6440 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6441 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6442 \c       call    far _printf
6443 \c       add    sp,byte 6
6444
6445 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6446 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6447 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6448 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6449 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6450 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6451 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6452 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6453 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6454 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6455 word of parameters.
6456
6457
6458 \S{16cdata} Accessing Data Items
6459
6460 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6461 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6462 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6463 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6464 accessed from assembler as
6465
6466 \c extern _i
6467 \c
6468 \c         mov ax,[_i]
6469
6470 And to declare your own integer variable which C programs can access
6471 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6472 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6473
6474 \c global  _j
6475 \c
6476 \c _j      dw      0
6477
6478 To access a C array, you need to know the size of the components of
6479 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6480 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6481 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6482 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6483 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6484 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6485 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6486
6487 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6488 the base of the structure to the field you are interested in. You
6489 can either do this by converting the C structure definition into a
6490 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6491 one offset and using just that.
6492
6493 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6494 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6495 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6496 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6497 Typically, you might find that a structure like
6498
6499 \c struct {
6500 \c     char c;
6501 \c     int i;
6502 \c } foo;
6503
6504 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6505 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6506 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6507 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6508 out how your own compiler does it.
6509
6510
6511 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6512
6513 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6514 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6515 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6516 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6517 the work involved in keeping track of the calling convention.
6518
6519 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6520 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6521
6522 An example of an assembly function using the macro set is given
6523 here:
6524
6525 \c proc    _nearproc
6526 \c
6527 \c %$i     arg
6528 \c %$j     arg
6529 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6530 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6531 \c         add     ax,[bx]
6532 \c
6533 \c endproc
6534
6535 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6536 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6537 integer. It returns \c{i + *j}.
6538
6539 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6540 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6541 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6542 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6543 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6544 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6545 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6546
6547 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6548 compact-model code) by default. You can have it generate far
6549 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6550 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6551 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6552 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6553 dependency on whether data pointers are far or not.
6554
6555 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6556 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6557 many function parameters will be of type \c{int}.
6558
6559 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6560
6561 \c %define FARCODE
6562 \c
6563 \c proc    _farproc
6564 \c
6565 \c %$i     arg
6566 \c %$j     arg     4
6567 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6568 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6569 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6570 \c         add     ax,[bx]
6571 \c
6572 \c endproc
6573
6574 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6575 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6576 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6577
6578
6579 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6580
6581 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6582 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6583
6584 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6585 not required for Pascal.
6586
6587 \b The memory model is always large: functions are far, data
6588 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6589 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6590 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6591 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6592 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6593 data declared in a Pascal program goes into the default data
6594 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6595 when control is passed to your assembly code. The only things that
6596 do not live in the default data segment are local variables (they
6597 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6598 data \e{pointers}, however, are far.
6599
6600 \b The function calling convention is different - described below.
6601
6602 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6603
6604 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6605 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6606 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6607
6608
6609 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6610
6611 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6612 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6613 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6614 used to denote the function doing the calling and the function which
6615 gets called.
6616
6617 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6618 after another, in normal order (left to right, so that the first
6619 argument specified to the function is pushed first).
6620
6621 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6622 control to the callee.
6623
6624 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6625 actually necessary, in functions which do not need to access their
6626 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6627 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6628 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6629 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6630 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6631 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6632
6633 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6634 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6635 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6636 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6637 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6638 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6639 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6640
6641 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6642 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6643 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6644
6645 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6646 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6647 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6648 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6649 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6650 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6651 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6652 places the returned string value at that location. The pointer is
6653 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6654 \c{RETF} instruction.
6655
6656 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6657 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6658 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6659 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6660 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6661 to be removed from the stack as a side effect of the return
6662 instruction.
6663
6664 \b When the caller regains control from the callee, the function
6665 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6666 do nothing further.
6667
6668 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6669 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6670
6671 \c global  myfunc
6672 \c
6673 \c myfunc: push    bp
6674 \c         mov     bp,sp
6675 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6676 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6677 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6678 \c
6679 \c         ; some more code
6680 \c
6681 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6682 \c         pop     bp
6683 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6684
6685 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6686 assembly code, you would do something like this:
6687
6688 \c extern  SomeFunc
6689 \c
6690 \c        ; and then, further down...
6691 \c
6692 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6693 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6694 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6695 \c        call   far SomeFunc
6696
6697 This is equivalent to the Pascal code
6698
6699 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6700 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6701
6702
6703 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6704 Name Restrictions
6705
6706 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6707 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6708 reading and understanding the various information contained in a
6709 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6710 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6711 restrictions:
6712
6713 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6714 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6715
6716 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6717 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6718
6719 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6720 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6721
6722 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6723 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6724
6725
6726 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6727
6728 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6729 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6730 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6731 definition ensures that functions are far (it implies
6732 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6733 generated with an operand.
6734
6735 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6736 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6737 reverse order. For example:
6738
6739 \c %define PASCAL
6740 \c
6741 \c proc    _pascalproc
6742 \c
6743 \c %$j     arg 4
6744 \c %$i     arg
6745 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6746 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6747 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6748 \c         add     ax,[bx]
6749 \c
6750 \c endproc
6751
6752 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6753 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6754 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6755 and the contents of the pointer. The only difference between this
6756 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6757 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6758 reverse order.
6759
6760
6761 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6762
6763 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6764 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6765 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6766 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6767 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6768 shared libraries.
6769
6770 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6771 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6772 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6773 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6774 address space no matter what segment you work relative to, and that
6775 you should ignore all segment registers completely. When writing
6776 flat-model application code, you never need to use a segment
6777 override or modify any segment register, and the code-section
6778 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6779 space as the data-section addresses you access your variables by and
6780 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6781 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
6782 offset part.
6783
6784
6785 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
6786
6787 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
6788 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
6789 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
6790
6791
6792 \S{32cunder} External Symbol Names
6793
6794 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
6795 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
6796 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6797 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
6798 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
6799 underscore on their assembly-language names.
6800
6801 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
6802 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
6803 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
6804 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
6805 though, the leading underscore should not be used.
6806
6807 See also \k{opt-pfix}.
6808
6809 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
6810
6811 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
6812 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
6813 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
6814 the function doing the calling and the function which gets called.
6815
6816 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6817 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6818 argument specified to the function is pushed last).
6819
6820 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
6821 control to the callee.
6822
6823 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6824 actually necessary, in functions which do not need to access their
6825 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
6826 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
6827 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
6828 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
6829 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
6830 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6831
6832 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
6833 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
6834 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
6835 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
6836 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
6837 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
6838 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
6839 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
6840 pushing of the parameters in reverse order means that the function
6841 knows where to find its first parameter, which tells it the number
6842 and type of the remaining ones.
6843
6844 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
6845 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6846 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
6847
6848 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6849 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
6850 of the value. Floating-point results are typically returned in
6851 \c{ST0}.
6852
6853 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
6854 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6855 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
6856
6857 \b When the caller regains control from the callee, the function
6858 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6859 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
6860 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6861 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6862 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6863 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6864 removing.
6865
6866 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
6867 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
6868 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
6869 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
6870 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
6871 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
6872 still pushed in right-to-left order.
6873
6874 Thus, you would define a function in C style in the following way:
6875
6876 \c global  _myfunc
6877 \c
6878 \c _myfunc:
6879 \c         push    ebp
6880 \c         mov     ebp,esp
6881 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
6882 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
6883 \c
6884 \c         ; some more code
6885 \c
6886 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
6887 \c         ret
6888
6889 At the other end of the process, to call a C function from your
6890 assembly code, you would do something like this:
6891
6892 \c extern  _printf
6893 \c
6894 \c         ; and then, further down...
6895 \c
6896 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
6897 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
6898 \c         call    _printf
6899 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
6900 \c
6901 \c         ; then those data items...
6902 \c
6903 \c segment _DATA
6904 \c
6905 \c myint       dd   1234
6906 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6907
6908 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
6909
6910 \c     int myint = 1234;
6911 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6912
6913
6914 \S{32cdata} Accessing Data Items
6915
6916 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6917 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6918 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6919 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6920 accessed from assembler as
6921
6922 \c           extern _i
6923 \c           mov eax,[_i]
6924
6925 And to declare your own integer variable which C programs can access
6926 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6927 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6928
6929 \c           global _j
6930 \c _j        dd 0
6931
6932 To access a C array, you need to know the size of the components of
6933 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
6934 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6935 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
6936 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6937 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
6938 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
6939 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
6940 are also 4 bytes long.
6941
6942 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6943 the base of the structure to the field you are interested in. You
6944 can either do this by converting the C structure definition into a
6945 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
6946 one offset and using just that.
6947
6948 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6949 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6950 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
6951 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6952 Typically, you might find that a structure like
6953
6954 \c struct {
6955 \c     char c;
6956 \c     int i;
6957 \c } foo;
6958
6959 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
6960 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
6961 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
6962 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6963 out how your own compiler does it.
6964
6965
6966 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
6967
6968 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
6969 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
6970 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6971 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6972 the work involved in keeping track of the calling convention.
6973
6974 An example of an assembly function using the macro set is given
6975 here:
6976
6977 \c proc    _proc32
6978 \c
6979 \c %$i     arg
6980 \c %$j     arg
6981 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
6982 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
6983 \c         add     eax,[ebx]
6984 \c
6985 \c endproc
6986
6987 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
6988 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6989 integer. It returns \c{i + *j}.
6990
6991 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6992 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6993 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6994 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6995 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6996 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6997 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6998
6999 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7000 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7001 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7002
7003
7004 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7005 Libraries}
7006
7007 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7008 because it contains support for \i{position-independent code}
7009 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7010 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7011 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7012
7013 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7014 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7015 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7016 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7017
7018 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7019 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7020 of the running process. The contents of the library's code section
7021 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7022
7023 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7024 this:
7025
7026 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7027
7028 Instead, the linker provides an area of memory called the
7029 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7030 constant distance from your library's code, so if you can find out
7031 where your library is loaded (which is typically done using a
7032 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7033 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7034 linker-generated entries in the GOT.
7035
7036 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7037 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7038 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7039 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7040 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7041 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7042
7043
7044 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7045
7046 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7047 external symbol:
7048
7049 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7050 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7051
7052 At the beginning of any function in your shared library which plans
7053 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7054 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7055 in this form:
7056
7057 \c func:   push    ebp
7058 \c         mov     ebp,esp
7059 \c         push    ebx
7060 \c         call    .get_GOT
7061 \c .get_GOT:
7062 \c         pop     ebx
7063 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7064 \c
7065 \c         ; the function body comes here
7066 \c
7067 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7068 \c         mov     esp,ebp
7069 \c         pop     ebp
7070 \c         ret
7071
7072 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7073 second leading underscore.)
7074
7075 The first two lines of this function are simply the standard C
7076 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7077 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7078 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7079 libraries use this register to store the address of the GOT.
7080
7081 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7082 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7083 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7084 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7085 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7086 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7087 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7088 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7089 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7090 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7091 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7092 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7093 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7094 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7095 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7096 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7097
7098 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7099 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7100 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7101
7102 \c %macro  get_GOT 0
7103 \c
7104 \c         call    %%getgot
7105 \c   %%getgot:
7106 \c         pop     ebx
7107 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7108 \c
7109 \c %endmacro
7110
7111 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7112
7113 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7114 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7115 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7116 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7117 way this works is like this:
7118
7119 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7120
7121 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7122 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7123 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7124 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7125
7126 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7127 them, they are shared between code modules in the library, but do
7128 not get exported from the library to the program that loaded it.
7129 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7130 can access them in the same way as local variables, using the above
7131 \c{..gotoff} mechanism.
7132
7133 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7134 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7135 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7136
7137
7138 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7139
7140 If your library needs to get at an external variable (external to
7141 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7142 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7143 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7144 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7145 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7146 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7147 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7148 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7149 you would code
7150
7151 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7152
7153 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7154 linker, when it builds the shared library, collects together every
7155 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7156 has every necessary entry present.
7157
7158 Common variables must also be accessed in this way.
7159
7160
7161 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7162
7163 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7164 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7165 you have to give the size of the data item. This is because the
7166 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7167 entries for any exported functions, and also moves exported data
7168 items away from the library's data section in which they were
7169 declared.
7170
7171 So to export a function to users of the library, you must use
7172
7173 \c global  func:function           ; declare it as a function
7174 \c
7175 \c func:   push    ebp
7176 \c
7177 \c         ; etc.
7178
7179 And to export a data item such as an array, you would have to code
7180
7181 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7182 \c
7183 \c array:  resd    128
7184 \c .end:
7185
7186 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7187 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7188 end up living in the data section of the main program, rather than
7189 in your library's data section, where you declared it. So you will
7190 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7191 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7192 effectively, it has become).
7193
7194 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7195 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7196 sort of code:
7197
7198 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7199
7200 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7201 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7202 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7203 pointing at your data section instead of at the exported global
7204 which resides elsewhere.
7205
7206 Instead of the above code, then, you must write
7207
7208 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7209
7210 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7211 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7212 at that address, rather than just relocating by section base.
7213
7214 Either method will work for functions: referring to one of your
7215 functions by means of
7216
7217 \c funcptr:        dd      my_function
7218
7219 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7220
7221 \c funcptr:        dd      my_function wrt .sym
7222
7223 will give the address of the procedure linkage table for the
7224 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7225 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7226
7227
7228 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7229
7230 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7231 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7232 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7233 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7234 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7235 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7236 in the main program can be transparently passed off to their real
7237 destinations.
7238
7239 To call an external routine, you must use another special PIC
7240 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7241 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7242 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7243 ..plt}.
7244
7245
7246 \S{link} Generating the Library File
7247
7248 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7249 you then generate your shared library with a command such as
7250
7251 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7252 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7253
7254 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7255 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7256 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7257 library file name, with a version number, into the library:
7258
7259 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7260
7261 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7262 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7263
7264
7265 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7266
7267 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7268 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7269 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7270 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7271 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7272 one, or jumps between different-size segments.
7273
7274
7275 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7276
7277 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7278 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7279 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7280 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7281 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7282 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7283 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7284 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7285
7286 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7287 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7288 segment, so just coding, for example,
7289
7290 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7291
7292 will not work, since the offset part of the address will be
7293 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7294 one.
7295
7296 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7297 generate the required instruction by coding it manually, using
7298 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7299 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7300
7301 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7302
7303 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7304 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7305 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7306 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7307 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7308 segment to a 32-bit one.
7309
7310 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7311 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7312
7313 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7314
7315 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7316 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7317 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7318
7319
7320 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7321 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7322
7323 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7324 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7325 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7326 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7327 32-bit segment, or vice versa.
7328
7329 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7330 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7331 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7332 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7333
7334 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7335 the address, since any effective address containing a 32-bit
7336 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7337
7338 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7339 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7340
7341 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7342 instruction and a register) if you already know the precise offset
7343 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7344 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7345 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7346
7347 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7348 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7349
7350 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7351
7352 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7353 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7354 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7355
7356 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7357
7358 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7359 which controls the size of the data stored at the address, with the
7360 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7361 address itself. The two can quite easily be different:
7362
7363 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7364
7365 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7366 offset.
7367
7368 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7369 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7370
7371 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7372
7373 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7374 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7375 offset), and calls that address.
7376
7377
7378 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7379
7380 The other way you might want to access data might be using the
7381 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7382 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7383 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7384 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7385
7386 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7387 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7388 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7389 desired address into \c{ESI} and then code
7390
7391 \c         a32     lodsb
7392
7393 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7394 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7395 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7396 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7397
7398 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7399 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7400 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7401 instructions with implicit addressing:
7402 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7403 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7404 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7405 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7406 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7407 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7408 Also, the
7409 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7410 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7411 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7412 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7413 size from the code segment.
7414
7415 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7416 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7417 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7418 give the value of the segment register being manipulated. To force
7419 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7420 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7421
7422 \c         o16 push    ss
7423 \c         o16 push    ds
7424
7425 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7426 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7427 one.
7428
7429 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7430 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7431
7432
7433 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7434
7435 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7436 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7437 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7438 write position-independent code for shared libraries.
7439
7440 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7441 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7442 registers, which still add their bases.
7443
7444 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7445 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7446 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7447 probably desirable to make that the default, using the directive
7448 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7449
7450 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7451 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7452 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7453 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7454 Please see the ABI documentation for your platform.
7455
7456 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7457 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7458 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7459 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7460
7461 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7462 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7463 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7464 set to zero.
7465
7466 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7467
7468 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7469 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respecitively:
7470
7471 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7472 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7473 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7474 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7475
7476 This is consistent with the AMD documentation and most other
7477 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7478 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7479 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7480 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7481 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7482 can be used for this purpose.
7483
7484 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7485
7486 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7487 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7488 immediates to 32 bits.
7489
7490 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7491
7492 \c      MOV reg64,imm64
7493
7494 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7495 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7496 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7497 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7498 immediate as \c{DWORD}:
7499
7500 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7501 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7502 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7503 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7504
7505 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7506
7507 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7508 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7509 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7510 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7511 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7512 displacement size as \c{QWORD}:
7513
7514 \c      default abs
7515 \c
7516 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7517 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7518 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7519 \c
7520 \c      default rel
7521 \c
7522 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7523 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7524 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7525 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7526
7527 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7528 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7529
7530 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7531
7532 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7533
7534 \W{http://www.nasm.us/links/unix64abi}\c{http://www.nasm.us/links/unix64abi}
7535
7536 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7537 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7538
7539 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7540 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7541 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7542 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7543 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7544
7545 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7546
7547 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7548 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7549 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7550 stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7551
7552 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7553
7554 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7555
7556 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7557
7558 \c      void foo(long a, double b, int c)
7559
7560 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7561
7562 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7563
7564 The Win64 ABI is described at:
7565
7566 \W{http://www.nasm.us/links/win64abi}\c{http://www.nasm.us/links/win64abi}
7567
7568 What follows is a simplified summary.
7569
7570 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7571 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7572 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7573 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7574 use by the function without saving.
7575
7576 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7577
7578 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7579 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7580 return is \c{XMM0} only.
7581
7582 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7583
7584 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7585
7586 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7587
7588 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7589
7590 \C{trouble} Troubleshooting
7591
7592 This chapter describes some of the common problems that users have
7593 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7594 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7595 that isn't listed here.
7596
7597
7598 \H{problems} Common Problems
7599
7600 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7601
7602 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7603 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7604 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7605 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7606 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7607 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7608 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7609 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7610 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7611
7612
7613 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7614
7615 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7616 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7617 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7618 longer.
7619
7620 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7621 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7622 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7623 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7624 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7625 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7626 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7627 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7628 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7629 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7630 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7631 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7632
7633
7634 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7635
7636 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7637 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7638 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7639 sector, people who are used to MASM tend to code
7640
7641 \c         ORG 0
7642 \c
7643 \c         ; some boot sector code
7644 \c
7645 \c         ORG 510
7646 \c         DW 0xAA55
7647
7648 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7649 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7650 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7651
7652 \c         ORG 0
7653 \c
7654 \c         ; some boot sector code
7655 \c
7656 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7657 \c         DW 0xAA55
7658
7659 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7660 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7661 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7662 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7663 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7664 find out what's wrong with it.
7665
7666
7667 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7668
7669 The other common problem with the above code is people who write the
7670 \c{TIMES} line as
7671
7672 \c         TIMES 510-$ DB 0
7673
7674 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7675 the difference between them is also a pure number and can happily be
7676 fed to \c{TIMES}.
7677
7678 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7679 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7680 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7681 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7682 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7683 information back to the expression evaluator. So from the
7684 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7685 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7686 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7687 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7688
7689 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7690 line in the form
7691
7692 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7693
7694 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7695 and so their difference is a pure number. This will solve the
7696 problem and generate sensible code.
7697
7698
7699 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7700
7701 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7702 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7703 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7704 \i\c{bugtracker} at
7705 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7706 (click on "Bugs"), or if that fails then through one of the
7707 contacts in \k{contact}.
7708
7709 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7710 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7711 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7712 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7713 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7714 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7715 there.
7716
7717 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7718 information:
7719
7720 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7721 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7722
7723 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7724 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7725 you were using the standard distribution binaries out of the
7726 archive. If you were using a locally built executable, try to
7727 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7728 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7729 it.
7730
7731 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7732 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7733 \c{NASMENV} environment variable if any.
7734
7735 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7736 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7737 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7738 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7739 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7740 compiler, what version, and what command line or options you used.
7741 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7742 with the command-line version of the compiler.)
7743
7744 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7745 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7746 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7747 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7748 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7749 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7750 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7751 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7752 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7753 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7754 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7755 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7756 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7757
7758 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7759 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7760 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7761 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7762 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7763 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7764 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7765 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7766 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7767 should be 77 instead'.
7768
7769 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7770 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7771 generates the same file, or whether the problem is related to
7772 portability issues between our development platforms and yours. We
7773 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7774 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7775 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7776 for us.
7777
7778 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7779 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7780 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7781 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
7782 differently from us.
7783
7784
7785 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
7786
7787                   The Netwide Disassembler, NDISASM
7788
7789 \H{ndisintro} Introduction
7790
7791
7792 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
7793 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
7794 complete with a full instruction table, and not make as much use of
7795 it as possible, so here's a disassembler which shares the
7796 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
7797
7798 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
7799 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
7800 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
7801 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
7802 disassembles.
7803
7804
7805 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
7806
7807 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
7808 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
7809 are on a Unix system.
7810
7811
7812 \H{ndisrun} Running NDISASM
7813
7814 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
7815
7816 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
7817
7818 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
7819 provided of course that you remember to specify which it is to work
7820 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
7821 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
7822
7823 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
7824 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
7825 summary of command line options.
7826
7827
7828 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
7829
7830 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
7831 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
7832 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
7833 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
7834 this.
7835
7836 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
7837 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
7838 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
7839 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
7840 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
7841
7842 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
7843
7844 \c        ndisasm -o100h filename.com
7845
7846 will do the trick.
7847
7848
7849 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
7850
7851 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
7852 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
7853 will faithfully plough through the data section, producing machine
7854 instructions wherever it can (although most of them will look
7855 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
7856 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
7857 Then it will reach the code section.
7858
7859 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
7860 instruction from part of the data section, and its file position is
7861 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
7862 entirely possible that another spurious instruction will get
7863 generated, starting with the final byte of the data section, and
7864 then the correct first instruction in the code section will not be
7865 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
7866 ideal.
7867
7868 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
7869 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
7870 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
7871 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
7872 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
7873 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
7874 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
7875 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
7876 the instructions in your code section.
7877
7878 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
7879 in terms of the program origin, not the file position. So if you
7880 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
7881 do
7882
7883 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
7884
7885 rather than
7886
7887 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
7888
7889 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
7890 to, just by repeating the \c{-s} option.
7891
7892
7893 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
7894 \I\c{auto-sync}
7895
7896 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
7897 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
7898 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
7899 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
7900 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
7901 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
7902 needed.
7903
7904 On the other hand, why should you have to specify the sync point
7905 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
7906 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
7907 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
7908
7909 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
7910 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
7911 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
7912 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
7913 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
7914 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
7915 processed, there isn't much it can do about it...)
7916
7917 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
7918 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
7919 the register contains) or involves a segment address (in which case
7920 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
7921 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
7922
7923 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
7924 points in all the right places, and save you from having to place
7925 any sync points manually. However, it should be stressed that
7926 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
7927 you may still have to place some manually.
7928
7929 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
7930 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
7931 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
7932 options.
7933
7934 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
7935 fluke, something in your data section should disassemble to a
7936 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
7937 sync point in a totally random place, for example in the middle of
7938 one of the instructions in your code section. So you may end up with
7939 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
7940 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
7941 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
7942 suppress disassembly of the data area.
7943
7944
7945 \S{ndisother} Other Options
7946
7947 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
7948 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
7949 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
7950 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
7951
7952 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
7953 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
7954 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
7955 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
7956 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
7957 anyway.
7958
7959
7960 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
7961
7962 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
7963 possible, should be sent to
7964 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
7965 developer's site at
7966 \W{https://sourceforge.net/projects/nasm/}\c{https://sourceforge.net/projects/nasm/}
7967 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
7968 new features as well.
7969
7970 \A{inslist} \i{Instruction List}
7971
7972 \H{inslistintro} Introduction
7973
7974 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
7975 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
7976 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
7977  when appropriate, one or more usage flags.
7978
7979 \& inslist.src
7980
7981 \A{changelog} \i{NASM Version History}
7982
7983 \& changes.src
7984